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JP2010241170A - 動力出力装置、それを備えたハイブリッド自動車および動力出力装置の制御方法 - Google Patents

動力出力装置、それを備えたハイブリッド自動車および動力出力装置の制御方法 Download PDF

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JP2010241170A JP2009089284A JP2009089284A JP2010241170A JP 2010241170 A JP2010241170 A JP 2010241170A JP 2009089284 A JP2009089284 A JP 2009089284A JP 2009089284 A JP2009089284 A JP 2009089284A JP 2010241170 A JP2010241170 A JP 2010241170A
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internal combustion
combustion engine
engine
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Hikokazu Akimoto
彦和 秋本
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Toyota Motor Corp
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Abstract

【課題】触媒暖機を実行すべきときに要求される動力を蓄電装置からの電力により賄いきれなくなって内燃機関の負荷を増加させても、触媒の活性化を促進させてエミッションの悪化を抑制する。
【解決手段】触媒暖機を実行すべきときに要求パワーＰ＊が出力制限Ｗｏｕｔ以下となる場合、点火時期の遅角補正等を伴ってエンジンが触媒暖機用の運転ポイントで運転されると共に要求トルクＴｒ＊に基づくトルクが得られるようにエンジンやモータＭＧ１，ＭＧ２が制御され（Ｓ１４０〜Ｓ２００）、触媒暖機を実行すべきときに要求パワーＰ＊が出力制限Ｗｏｕｔを上回った場合には、点火時期の遅角補正等を伴ってエンジンが要求パワーＰ＊に基づく運転ポイントで運転されると共に要求トルクＴｒ＊に基づくトルクが得られるようにエンジンやモータＭＧ１，ＭＧ２が制御される（Ｓ２４０，Ｓ２５０，Ｓ１６０〜Ｓ２００）。
【選択図】図３

Description

本発明は、動力出力装置、それを備えたハイブリッド自動車および動力出力装置の制御方法に関する。
従来から、低ＳＯＣ制御要求が出力されると共に触媒暖機要求が出力されていないときには、バッテリの蓄電量（ＳＯＣ）の管理中心を通常時の値よりも小さな値としてバッテリの充電に対する許容電力を大きくし、触媒暖機要求が出力されているときには、触媒暖機を優先して、低ＳＯＣ制御要求に拘わらずにエンジンを点火遅角した状態でアイドル回転数で自立運転（無負荷運転）するハイブリッド車両が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、エンジン駆動とモータ駆動とを組み合わせたハイブリッド車両として、排気マニホルドの下流に設けられた第一段の触媒コンバータが所定暖機度Ｔ１に達するまで車両に対する出力要求やその変動を主にモータにより賄いつつエンジンを暖機用目標出力にて安定的に運転し、第一段の触媒コンバータが所定暖機度Ｔ１に達した後に第二段の触媒コンバータが所定暖機度Ｔ２に達するまで、出力上昇速度を制限しつつ要求に応じて増大するようにエンジンを運転し、その後に入力データに基づいてエンジンに対する燃料供給量を増量または減量させるものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。更に、エンジンが始動されて触媒暖機が要求されたときに、触媒暖機用に点火時期を遅角させると共にスロットル開度を開けて吸入空気量を増量させる暖機運転状態でエンジンを運転すると共に、触媒の暖機が完了したときには、触媒暖機用に調節されたスロットル開度を固定したまま点火時期の遅角を解除（進角）し、点火時期の遅角の解除が完了した後にスロットル開度の固定を解除するハイブリッド車両も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特開２００８−２８４９０９号公報 特開２００２−１３００３０号公報 特開２００６−０７０８２０号公報
上述のようなハイブリッド車両では、触媒暖機を実行すべきときに、要求される動力をモータすなわちバッテリからの電力により賄うことでエンジンを触媒暖機に適した運転ポイントで運転して触媒の活性化を促進させることができる。しかしながら、触媒暖機を実行すべきときに要求される動力をバッテリからの電力により賄いきれなくなると、触媒暖機の完了前であってもエンジンの出力すなわち負荷を増加させる必要が生じ、それによりエミッションが悪化してしまうおそれもある。
そこで、本発明による動力出力装置、それを備えたハイブリッド自動車および動力出力装置の制御方法は、触媒暖機を実行すべきときに要求される動力を蓄電装置からの電力により賄いきれなくなって内燃機関の負荷を増加させても、触媒の活性化を促進させてエミッションの悪化を抑制することを主目的とする。
本発明による動力出力装置、それを備えたハイブリッド自動車および動力出力装置の制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採っている。
本発明による動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
前記内燃機関から排出される排ガスを浄化するための触媒を含む浄化装置と、
前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電装置と、
前記駆動軸に要求される要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、
前記設定された要求トルクに基づいて前記駆動軸に該要求トルクを出力するのに要求されるパワーである要求パワーを設定する要求パワー設定手段と、
前記蓄電装置の状態に基づいて該蓄電装置の放電に許容される許容放電電力を設定する許容放電電力設定手段と、
前記触媒の活性化を促進させる触媒暖機を実行すべきときに前記設定された要求パワーが前記設定された許容放電電力以下となる場合には、前記内燃機関が予め定められた触媒暖機用の運転ポイントで運転されると共に前記設定された要求トルクに基づくトルクが前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記触媒暖機を実行すべきときに前記設定された要求パワーが前記設定された許容放電電力を上回る場合には、点火時期の遅角補正、吸入空気量の増量補正および燃料供給量の減量補正の少なくとも何れかを伴って前記内燃機関が前記設定された要求パワーに基づく運転ポイントで運転されると共に前記設定された要求トルクに基づくトルクが前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えるものである。
この動力出力装置では、触媒の活性化を促進させる触媒暖機を実行すべきときに要求パワーが許容放電電力以下となる場合、内燃機関が予め定められた触媒暖機用の運転ポイントで運転されると共に要求トルクに基づくトルクが駆動軸に出力されるように内燃機関と電動機とが制御される。これに対して、触媒暖機を実行すべきときに要求パワーが許容放電電力を上回る場合には、点火時期の遅角補正、吸入空気量の増量補正および燃料供給量の減量補正の少なくとも何れかを伴って内燃機関が要求パワーに基づく運転ポイントで運転されると共に要求トルクに基づくトルクが駆動軸に出力されるように内燃機関と電動機とが制御される。このように、触媒暖機を実行すべきときに要求パワーが許容放電電力を上回って蓄電装置からの電力により要求パワーを賄いきれなくなった場合に、点火時期の遅角補正、吸入空気量の増量補正および燃料供給量の減量補正の少なくとも何れかを伴って内燃機関を要求パワーに基づく運転ポイントで運転すれば、内燃機関からのパワーが要求パワーに若干満たなくなったとしても、内燃機関の排気温度を上昇させることで触媒の活性化を促進させることが可能となり、それによりエミッションの悪化を抑制することができる。
また、前記制御手段は、前記触媒暖機を実行すべきときに前記設定された要求パワーが前記設定された許容放電電力以下となる場合には、前記点火時期の遅角補正を伴って前記触媒暖機用の運転ポイントで運転されるように前記内燃機関を制御し、前記触媒暖機を実行すべきときに前記設定された要求パワーが前記設定された許容放電電力を上回る場合には、前記要求パワーが前記許容放電電力以下となる場合と同一または異なる点火時期の遅角補正を伴って前記設定された要求パワーに基づく運転ポイントで運転されるように前記内燃機関を制御するものであってもよい。これにより、触媒暖機のために内燃機関を触媒暖機用の運転ポイントで運転している最中に要求パワーが許容放電電力を上回った場合には、要求パワーが許容放電電力を上回った時点の前後を通じて点火時期の遅角補正が実行されることになる。この結果、内燃機関の排気温度を上昇させることで触媒の活性化を促進させることが可能となり、触媒暖機の完了前に内燃機関の負荷を増加させても、エミッションの悪化を抑制することができる。
更に、前記制御手段は、前記触媒暖機を実行すべきときに前記設定された要求パワーが前記設定された許容放電電力を上回る場合、前記要求パワーが前記許容放電電力を上回ってから所定時間が経過することを含む解除条件が成立するまで前記点火時期の遅角補正、前記吸入空気量の増量補正および前記燃料供給量の減量補正の少なくとも何れかを実行するものであってもよい。このように、要求パワーが許容放電電力を上回ってから所定時間が経過した段階で触媒を活性化させるための点火時期の遅角補正等を取り止めることにすれば、内燃機関の出力が必要以上に制限されるのを抑制することが可能となる。
また、前記触媒暖機用の運転ポイントは、前記内燃機関の回転数が比較的低い所定回転数になると共に該内燃機関が比較的小さいパワーを出力する運転ポイントであってもよい。これにより、触媒暖機を実行すべきときに触媒の活性化が促進されるように内燃機関をより適正に運転することが可能となる。
そして、前記動力出力装置は、動力を入出力可能であると共に前記蓄電手段と電力をやり取り可能な第２の電動機と、前記内燃機関の出力軸に接続される第１要素と、前記第２の電動機の回転軸に接続される第２要素と、前記駆動軸に接続される第３要素とを有すると共に、これら３つの要素が互いに差動回転できるように構成された遊星歯車機構とを更に備えてもよく、前記制御手段は、前記触媒暖機を実行すべきときに前記設定された要求パワーが前記設定された許容放電電力以下となる場合には、前記内燃機関が前記触媒暖機用の運転ポイントで運転されると共に前記設定された要求トルクに基づくトルクが前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動機と前記第２の電動機とを制御し、前記触媒暖機を実行すべきときに前記設定された要求パワーが前記設定された許容放電電力を上回る場合には、点火時期の遅角補正、吸入空気量の増量補正および燃料供給量の減量補正の少なくとも何れかを伴って前記内燃機関が前記設定された要求パワーに基づく運転ポイントで運転されると共に前記設定された要求トルクに基づくトルクが前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動機と前記第２の電動機とを制御するものであってもよい。
本発明によるハイブリッド自動車は、上記何れかの動力出力装置と、前記駆動軸に連結された駆動輪とを備えるものである。従って、このハイブリッド自動車では、触媒暖機を実行すべきときに蓄電装置からの電力により要求パワーを賄いきれなくなって内燃機関の負荷を増加させても、触媒の活性化を促進させてエミッションの悪化を抑制することができる。
本発明による動力出力装置の制御方法は、
駆動軸と、該駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、該内燃機関から排出される排ガスを浄化するための触媒を含む浄化装置と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、該電動機と電力をやり取り可能な蓄電装置とを備えた動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）前記駆動軸に要求される要求トルクを設定するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）にて設定された要求トルクに基づいて前記駆動軸に該要求トルクを出力するのに要求されるパワーである要求パワーを設定するステップと、
（ｃ）前記触媒の活性化を促進させる触媒暖機を実行すべきときにステップ（ｂ）にて設定された要求パワーが前記蓄電装置の放電に許容される許容放電電力以下となる場合には、前記内燃機関が予め定められた触媒暖機用の運転ポイントで運転されると共にステップ（ａ）にて設定された要求トルクに基づくトルクが前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記触媒暖機を実行すべきときにステップ（ｂ）にて設定された要求パワーが前記許容放電電力を上回る場合には、点火時期の遅角補正、吸入空気量の増量補正および燃料供給量の減量補正の少なくとも何れかを伴って前記内燃機関がステップ（ｂ）にて設定された要求パワーに基づく運転ポイントで運転されると共にステップ（ａ）にて設定された要求トルクに基づくトルクが前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動機とを制御するステップと、
を含むものである。
この方法のように、触媒暖機を実行すべきときに要求パワーが許容放電電力を上回って蓄電装置からの電力により要求パワーを賄いきれなくなった場合に、点火時期の遅角補正、吸入空気量の増量補正および燃料供給量の減量補正の少なくとも何れかを伴って内燃機関を要求パワーに基づく運転ポイントで運転すれば、内燃機関からのパワーが要求パワーに若干満たなくなったとしても、内燃機関の排気温度を上昇させることで触媒の活性化を促進させることが可能となり、それによりエミッションの悪化を抑制することができる。
本発明の実施例に係るハイブリッド自動車２０の概略構成図である。 エンジン２２の概略構成図である。 実施例のハイブリッドＥＣＵ７０により実行される触媒暖機時駆動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。 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。 エンジン２２の動作ラインと回転数ＮｅとトルクＴｅとの相関曲線とを例示する説明図である。 変形例に係るハイブリッド自動車２０Ｂの概略構成図である。
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、本発明の実施例に係るハイブリッド自動車２０の概略構成図である。同図に示すハイブリッド自動車２０は、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸であるクランクシャフト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に連結された減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに接続されたモータＭＧ２と、ハイブリッド自動車２０の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（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）７０等とを備えるものである。
エンジン２２は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料と空気との混合気を燃焼室１２０内で爆発燃焼させ、混合気の爆発燃焼に伴うピストン１２１の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動へと変換することにより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では、図２からわかるように、エアクリーナ１２２により清浄された空気がスロットルバルブ１２３を介して吸気管１２６内に取り入れられ、吸入空気には燃料噴射弁１２７からガソリン等の燃料が噴射される。こうして得られる空気と燃料との混合気は、可変バルブタイミング機構として構成された動弁機構１３０により駆動される吸気バルブ１３１を介して燃焼室１２０に吸入されると共に点火プラグ１２８からの電気火花によって爆発燃焼させられる。エンジン２２からの排気ガスは、排気バルブ１３２や排気マニホールド１４０を介して一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）といった有害成分を浄化する排ガス浄化触媒（三元触媒）１４１ｃを含む浄化装置１４１へと送出され、浄化装置１４１にて浄化された後、外部へと排出される。また、エンジン２２は、浄化装置１４１の後段の排気管に接続されて排ガスをサージタンク（吸気系）へと還流させるＥＧＲ管１４２と、このＥＧＲ管１４２の中途に設けられて排気系から吸気系へと還流される排ガス（ＥＧＲガス）の還流量（ＥＧＲ量）を調節するＥＧＲ弁１４３と、ＥＧＲ管１４２内のＥＧＲガスの温度を検出する温度センサ１４４等を含む。
このように構成されるエンジン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により制御される。エンジンＥＣＵ２４は、図２に示すように、ＣＰＵ２４ａ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、ＣＰＵ２４ａの他に各種処理プログラムを記憶するＲＯＭ２４ｂ、データを一時的に記憶するＲＡＭ２４ｃ、図示しない入出力ポートおよび通信ポート等を含む。そして、エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態等を検出する各種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１８０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１８１からの冷却水温Ｔｗ、燃焼室１２０内の圧力を検出する筒内圧センサ１８２からの筒内圧力、吸気バルブ１３１や排気バルブ１３２を駆動する動弁機構１３０に含まれ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１３３からのカムポジション、スロットルバルブ１２３の位置を検出するスロットルバルブポジションセンサ１２４からのスロットルポジション、エンジン２２の負荷としての吸入空気量を検出するエアフローメータ１８３からの吸入空気量ＧＡ、吸気管１２６に取り付けられた吸気温度センサ１８４からの吸気温度Ｔａｉｒ、吸気管１２６内の負圧を検出する吸気圧センサ１８５からの吸気負圧Ｐｉ、排気マニホールド１４０の浄化装置１４１の上流側に配置された空燃比センサ１８６からの空燃比ＡＦ、浄化装置１４１の触媒床の温度（排ガス浄化触媒１４１ｃの温度）を検出する触媒温度センサ１８７からの触媒床温Ｔｃａｔ、ＥＧＲ管１４２の温度センサ１４４からのＥＧＲガス温度等が入力ポートを介して入力される。そして、エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２を駆動するための様々な制御信号を図示しない出力ポートを介して出力する。例えば、エンジンＥＣＵ２４は、スロットルバルブ１２３の位置を調節するスロットルモータ１２５への駆動信号や燃料噴射弁１２７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１２９への制御信号、動弁機構１３０への制御信号、ＥＧＲ弁１４３への駆動信号等を出力ポートを介して出力する。また、エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ１８０からのクランクポジションを用いてエンジン２２の回転数Ｎｅを算出する。更に、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０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ＥＣＵ７０に出力する。
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と噛合すると共にリングギヤ３２と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とを有し、これら３つの要素が互いに差動回転できるように構成されたシングルピニオン式遊星歯車機構である。かかる動力分配統合機構３０の第１要素であるキャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、第２要素であるサンギヤ３１にはモータＭＧ１の回転軸が、第３要素であるリングギヤ３２には駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａと減速ギヤ３５とを介してモータＭＧ２の回転軸がそれぞれ連結されている。動力分配統合機構３０は、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側と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３７およびデファレンシャルギヤ３８を介して最終的に駆動輪である車輪３９ａ，３９ｂに出力される。
モータＭＧ１およびＭＧ２は、何れも発電機として作動すると共に電動機として作動可能な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を介して二次電池であるバッテリ５０と電力のやり取りを行う。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の何れか一方により発電される電力を他方のモータで消費できるようになっている。従って、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２の何れかから生じた電力や不足する電力により充放電され、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとることにすれば、バッテリ５０は充放電されないことになる。モータＭＧ１，ＭＧ２は、何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等が入力されており、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等が出力される。また、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンを実行し、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算している。更に、モータＥＣＵ４０は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号等に基づいてモータ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ＥＣＵ７０に出力する。
バッテリ５０は、リチウムイオン二次電池あるいはニッケル水素二次電池として構成されており、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、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、バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からのバッテリ温度Ｔｂ等が入力される。バッテリＥＣＵ５２は、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ＥＣＵ７０に出力する。更に、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充放電電流の積算値に基づいて残容量ＳＯＣを算出したり、当該残容量ＳＯＣに基づいてバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊を算出したり、残容量ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０の充電に許容される電力である許容充電電力としての入力制限Ｗｉｎとバッテリ５０の放電に許容される電力である許容放電電力としての出力制限Ｗｏｕｔとを算出したりする。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定すると共に、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可能である。
ハイブリッドＥＣＵ７０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や、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６、計時指令に応じて計時処理を実行するタイマ７８、図示しない入出力ポートおよび通信ポート等を備える。ハイブリッドＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ（スタートスイッチ）８０からのイグニッション信号、シフトレバー８１の操作位置であるシフトポジションＳＰ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ストロークセンサ８６からのブレーキペダルストロークＢＳ、車速センサ８７からの車速Ｖ等が入力ポートを介して入力される。そして、ハイブリッドＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５２等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等と各種制御信号やデータのやり取りを行っている。
上述のように構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、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Ｔｒ＊が計算され、この要求トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸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の運転制御モードとしては、要求トルクＴｒ＊に見合うパワーがエンジン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から出力されるパワー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、要求トルクＴｒ＊とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合うパワーがエンジン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から出力されるパワー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トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸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を停止して要求トルクＴｒ＊に基づくトルクをリングギヤ軸３２ａに出力するようにモータＭＧ２を駆動制御するモータ運転モード等がある。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、トルク変換運転モードや充放電運転モードのもとで所定条件が成立した場合、エンジン２２を自動的に停止・始動させる間欠運転が実行される。更に、実施例のハイブリッド自動車２０では、冷間状態でシステム起動がなされた場合のように例えば冷却水温Ｔｗが予め定められた暖機実行温度以下である場合にエンジン２２が始動され、基本的に、点火時期を通常時よりも大幅に遅角させながら回転数Ｎｅが比較的低い触媒暖機回転数Ｎｅｗ（例えば１３００ｒｐｍ程度）になると共に比較的小さいパワー（例えば２〜３ｋＷ程度）を出力するようにエンジン２２を運転する触媒暖機が実行される。これにより、排ガスの温度を上昇させてエンジン２２からの排ガスを浄化する排ガス浄化触媒１４１ｃの活性化を促進させることが可能となる。なお、冷却水温Ｔｗを用いる代わりに、触媒温度センサ１８７からの触媒床温Ｔｃａｔあるいはエアフローメータ１８３からの吸入空気量ＧＡや水温センサ１８１からの冷却水温Ｔｗ、空燃比センサ１８６からの空燃比ＡＦ、点火時期の遅角量等に基づいてエンジンＥＣＵ２４等により推定される触媒床温と所定の基準温度とを比較して触媒暖機を実行すべきか否か判定してもよいことはいうまでもない。
次に、上述のように構成された実施例のハイブリッド自動車２０において上述の触媒暖機運転が実行されるときの動作について説明する。図３は、例えばエンジンＥＣＵ２４により触媒暖機運転の実行が指示されたのに伴ってエンジン２２が始動された後に実施例のハイブリッドＥＣＵ７０により所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に実行される触媒暖機時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
図３のルーチンの開始に際して、ハイブリッドＥＣＵ７０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８７からの車速Ｖ、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２、充放電要求パワーＰｂ＊、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ、冷却水温Ｔｗといった制御に必要なデータの入力処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、モータＥＣＵ４０により回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいて計算されるものであってモータＥＣＵ４０から通信により入力されるものである。また、充放電要求パワーＰｂ＊、入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリＥＣＵ５２から通信により入力されるものである。更に、冷却水温Ｔｗは、水温センサ１８１により検出されるものであってエンジンＥＣＵ２４から通信により入力されるものである。
ステップＳ１００のデータ入力処理の後、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいてリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定した上で、車両全体に要求される要求パワーＰ＊を設定する（ステップＳ１１０）。実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係が予め定められて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶されており、要求トルクＴｒ＊としては、与えられたアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに対応したものが当該マップから導出・設定される。図４に要求トルク設定用マップの一例を示す。また、実施例において、要求パワーＰ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものと充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの総和として計算される。すなわち、要求パワーＰ＊は、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力するのに要求されるパワーとバッテリ５０を充放電するのに要するパワーと損失分との和となる。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、図示するようにモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除するか、あるいは車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めることができる。
次いで、ステップＳ１００にて入力した冷却水温Ｔｗが所定の暖機完了温度Ｔｒｅｆ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。暖機完了温度Ｔｒｅｆは、触媒暖機が完了したとみなせるときの冷却水温として実験・解析を経て予め定められるものである。ステップＳ１２０にて冷却水温Ｔｗが暖機完了温度Ｔｒｅｆ未満であると判断された場合には、ステップＳ１１０にて設定した要求パワーＰ＊がステップＳ１００にて入力したバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを上回っているか否かを判定する（ステップＳ１３０）。ここで、車両全体に要求される要求パワーＰ＊が出力制限Ｗｏｕｔ以下である場合には、エンジン２２から大きなパワーを出力しなくてもバッテリ５０からの電力により要求パワーＰ＊すなわちリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力するのに要求されるパワーを賄うことが可能である。このため、ステップＳ１３０にて要求パワーＰ＊が出力制限Ｗｏｕｔ以下であると判断された場合には、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を上述の触媒暖機回転数Ｎｅｗに設定すると共に、目標トルクＴｅ＊を当該触媒暖機回転数Ｎｅｗと触媒暖機に際してエンジン２２から出力されるパワー（例えば２〜３ｋＷ程度）とに基づくトルクＴｅｗに設定する（ステップＳ１４０）。更に、エンジン２２の排ガスの温度を上昇させて排ガス浄化触媒１４１ｃの活性化を促進させるべく、エンジン２２の点火時期の遅角補正、吸入空気量の増量補正および燃料噴射量の減量補正の実行を指示するための指令信号をエンジンＥＣＵ２４に送信する（ステップＳ１５０）。
次いで、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（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）とを用いて次式（１）に従いモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算した上で、目標トルクＴｅ＊や計算した目標回転数Ｎｍ１＊、現在の回転数Ｎｍ１等を用いて次式（２）に従いモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ１６０）。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。図５に動力分配統合機構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例示する。図中、左側のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１に一致するサンギヤ３１の回転数を示し、中央のＣ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅに一致するキャリア３４の回転数を示し、右側の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。また、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１にトルクＴｍ１を出力させたときにこのトルク出力によりリングギヤ軸３２ａに作用するトルクと、モータＭＧ２にトルクＴｍ２を出力させたときに減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を求めるための式（１）は、この共線図における回転数の関係を用いれば容易に導出することができる。そして、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*=-ρ/(1+ρ)・Te*+k1・(Nm1*-Nm1)+k2・∫(Nm1*-Nm1)dt …（２）
モータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊を設定したならば、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔとステップＳ２１０にて設定したモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ１，ＭＧ２の現在の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２とを用いてモータ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）に従い計算する（ステップＳ１７０）。更に、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と減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値である仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを次式（５）に従い計算する（ステップＳ１８０）。そして、モータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊をトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値に設定する（ステップＳ１９０）。このようしてモータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、リングギヤ軸３２ａに出力するトルクをバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内に制限することができる。なお、式（５）は、図５の共線図から容易に導出することができる。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に対するトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定したならば、目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信し（ステップＳ２００）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。
Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 …（３）
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 …（４）
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr …（５）
トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊に従ってモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊に従ってモータＭＧ２が駆動されるようにインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。また、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＊とに基づいて目標吸入空気量ＧＡ＊を設定すると共に、目標吸入空気量ＧＡ＊に基づいてスロットルバルブ１２３の目標開度ＴＨ＊を設定し、スロットルバルブポジションセンサ１２４からのスロットルポジションに基づいてスロットルバルブ１２３の開度が目標開度ＴＨ＊となるようにスロットルモータ１２５を制御する。更に、エンジンＥＣＵ２４は、このようなスロットル開度制御と共に、燃料噴射制御、点火時期制御等を実行する。そして、ここでは、ステップＳ１４０にて点火時期の遅角補正、吸入空気量の増量補正および燃料噴射量の減量補正の実行が指示されていることから、エンジンＥＣＵ２４は、各燃焼室１２０における点火時期を予め定められた量だけ遅角させ、吸入空気量を予め定められた量だけ増加させるべく目標開度ＴＨ＊を予め定められた量だけ（開側に）増加させ、更に各燃焼室１２０に対する燃料噴射量（例えば触媒暖機促進のために増加補正される前の目標開度ＴＨ＊に対応した燃料噴射量）が予め定められた量だけ減少するように燃料噴射時間を設定する。これにより、排気マニホールド１４０内や排ガス浄化触媒１４１ｃにおいて燃焼する燃料の量（いわゆる後燃え）を増加させて排ガス温度を上昇させることができるので、排ガス浄化触媒１４１ｃの活性化をより促進させることが可能となる。
一方、ステップＳ１４０にて要求パワーＰ＊が出力制限Ｗｏｕｔを上回っていると判断された場合には、所定のフラグＦが値０であるか否かを判定し（ステップＳ２１０）、フラグＦが値０であれば、当該フラグＦを値１に設定すると共にタイマ７８をオンする（ステップＳ２２０）。そして、タイマ７８により計時される経過時間ｔが所定時間ｔｒｅｆ（例えば４０秒〜１分程度）未満であるか否かを判定する（ステップＳ２３０）。なお、ステップＳ２２０にてフラグＦが値１に設定されると、その後、ステップＳ２１０では否定判断がなされることになり、ステップＳ２２０の処理はスキップされる。そして、ステップＳ２３０にて経過時間ｔが所定時間ｔｒｅｆ未満であると判断された場合には、要求パワーＰ＊に基づいてエンジン２２の目標運転ポイントである目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する（ステップＳ２４０）。実施例では、エンジン２２を効率よく動作させるために予め定められた動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とが設定される。図６に、エンジン２２の動作ラインと要求パワーＰｅ＊が一定となることを示す回転数ＮｅとトルクＴｅとの相関曲線とを例示する。同図に示すように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、上記動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定となることを示す相関曲線との交点として求めることができる。
こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定したならば、エンジン２２の排ガスの温度を上昇させて排ガス浄化触媒１４１ｃの活性化を促進させるべく、エンジン２２の点火時期の遅角補正、吸入空気量の増量補正および燃料噴射量の減量補正の実行を指示するための指令信号をエンジンＥＣＵ２４に送信する（ステップＳ２５０）。そして、上述のステップＳ１６０〜Ｓ１９０の処理を実行すると共に、目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信し（ステップＳ２００）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。この場合も、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、スロットル開度制御や燃料噴射制御、点火時期制御等を実行する。また、ここでは、ステップＳ２５０にて点火時期の遅角補正、吸入空気量の増量補正および燃料噴射量の減量補正の実行が指示されていることから、エンジンＥＣＵ２４は、各燃焼室１２０における点火時期を予め定められた量だけ遅角させ、吸入空気量を予め定められた量だけ増加させるべく目標開度ＴＨ＊を予め定められた量だけ（開側に）増加させ、更に各燃焼室１２０に対する燃料噴射量が予め定められた量だけ減少するように燃料噴射時間を設定する。
このように、実施例のハイブリッド自動車２０では、排ガス浄化触媒１４１ｃの活性化を促進させる触媒暖機を実行すべきときに要求パワーＰ＊が出力制限Ｗｏｕｔを上回ると、バッテリ５０からの電力により要求パワーＰ＊すなわちリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力するのに要求されるパワーを賄うことができないので、要求パワーＰ＊に基づいてエンジン２２の目標運転ポイントが設定され、エンジン２２の出力すなわち負荷が増加させられる。ただし、触媒暖機の完了前にエンジン２２の負荷を増加させると、エンジン２２からの排ガスを排ガス浄化触媒１４１ｃにより充分に浄化し得なくなるおそれがある。これを踏まえて、実施例のハイブリッド自動車２０では、触媒暖機を実行すべきときに要求パワーＰ＊が出力制限Ｗｏｕｔを上回った場合に、排ガス浄化触媒１４１ｃの活性化をより促進させるべく、各燃焼室１２０における点火時期が例えばベース点火時期よりも遅角され、吸入空気量を予め定められた量だけ増加させるべく目標開度ＴＨ＊が予め定められた量だけ（開側に）増加され、更に各燃焼室１２０に対する燃料噴射量が予め定められた量だけ減少するように燃料噴射時間が設定される。これにより、エンジン２２からのパワーが要求パワーＰ＊に若干満たなくなったとしても、エンジン２２の排気温度を上昇させることで排ガス浄化触媒１４１ｃの活性化を促進させることが可能となり、それによりエミッションの悪化を抑制することができる。なお、ステップＳ２５０にて点火時期の遅角補正等が指示された場合の点火時期の遅角量、スロットル開度の増加量および燃料噴射量の減量分は、ステップＳ１５０にて点火時期の遅角補正等が指示された場合と同じものとされてもよいが、実施例では、これらの補正量として、例えばエンジン２２の運転ポイント（目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊）に対応して適合されたものが用いられる。
そして、ステップＳ１２０にて冷却水温Ｔｗが暖機完了温度Ｔｒｅｆ以上であると判断されると、タイマ７８がオフされると共にフラグＦが値０に設定され、更にエンジンＥＣＵ２４により触媒暖機を実行すべきと指示されるとハイブリッドＥＣＵ７０により値１に設定される触媒暖機フラグＦｆが値０に設定され（ステップＳ２６０）、本ルーチンが終了する。また、冷却水温Ｔｗが暖機完了温度Ｔｒｅｆ未満であっても、ステップＳ２３０にてタイマ７８により計時される経過時間ｔが所定時間ｔｒｅｆ以上になったと判断されると、ステップＳ２６０の処理が実行されて本ルーチンが終了する。こうして本ルーチンが終了した後には、通常のエンジン運転時の駆動制御ルーチンが実行されることになる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、排ガス浄化触媒１４１ｃの活性化を促進させる触媒暖機を実行すべきときに要求パワーＰ＊が許容放電電力としての出力制限Ｗｏｕｔ以下となる場合、点火時期の遅角補正、吸入空気量の増量補正および燃料供給量の減量補正を伴ってエンジン２２が予め定められた触媒暖機用の運転ポイント（触媒暖機回転数Ｎｅｗおよびそれに対応したトルク）で運転されると共に要求トルクＴｒ＊に基づくトルクが駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御される（ステップＳ１４０〜Ｓ２００）。これに対して、触媒暖機を実行すべきときに要求パワーＰ＊が出力制限Ｗｏｕｔを上回った場合には、点火時期の遅角補正、吸入空気量の増量補正および燃料供給量の減量補正を伴ってエンジン２２が要求パワーＰ＊に基づく運転ポイントで運転されると共に要求トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御される（ステップＳ２４０，Ｓ２５０，Ｓ１６０〜Ｓ２００）。このように、触媒暖機を実行すべきときに要求パワーＰ＊が出力制限Ｗｏｕｔを上回ってバッテリ５０からの電力により要求パワーＰ＊を賄いきれなくなった場合に、点火時期の遅角補正、吸入空気量の増量補正および燃料供給量の減量補正を伴ってエンジン２２を要求パワーＰ＊に基づく運転ポイントで運転すれば、エンジン２２からのパワーが要求パワーＰ＊に若干満たなくなったとしても、エンジン２２の排気温度を上昇させることで触媒の活性化を促進させることが可能となり、それによりエミッションの悪化を抑制することができる。
また、実施例のハイブリッド自動車２０では、触媒暖機のためにエンジン２２を上記触媒暖機用の運転ポイントで運転している最中に要求パワーＰ＊が出力制限Ｗｏｕｔを上回った場合には、要求パワーＰ＊が出力制限Ｗｏｕｔを上回った時点の前後を通じて点火時期の遅角補正等が実行されることになる。この結果、エンジン２２の排気温度を上昇させることで触媒の活性化を促進させることが可能となり、触媒暖機の完了前にエンジン２２の負荷を増加させても、エミッションの悪化を抑制することができる。ただし、排ガス浄化触媒１４１ｃを活性化させるために、点火時期の遅角補正、吸入空気量の増量補正および燃料供給量の減量補正のすべてを実行しなければならないわけではなく、点火時期の遅角補正、吸入空気量の増量補正および燃料供給量の減量補正の中の少なくとも何れか１つまたは２つが実行されてもよいことはいうまでもない。
更に、上記実施例では、冷却水温Ｔｗが暖機完了温度Ｔｒｅｆ未満であって触媒暖機を実行すべきときに要求パワーＰ＊が出力制限Ｗｏｕｔを上回る場合、要求パワーＰ＊が出力制限Ｗｏｕｔを上回ってから所定時間ｔｒｅｆが経過するまで点火時期の遅角補正、吸入空気量の増量補正および燃料供給量の減量補正が実行される。すなわち、要求パワーＰ＊が出力制限Ｗｏｕｔを上回ってから所定時間ｔｒｅｆが経過した段階では、冷却水温Ｔｗが暖機完了温度Ｔｒｅｆ未満であっても点火時期の遅角補正等により排ガス浄化触媒１４１ｃが概ね活性化されているとみなすことができるので、その段階で点火時期の遅角補正等を取り止めることにすれば、エンジン２２の出力が必要以上に制限されるのを抑制することが可能となる。また、触媒暖機用の運転ポイントを、エンジン２２の回転数Ｎｅが比較的低い触媒暖機回転数Ｎｅｗ（例えば１３００ｒｐｍ程度）になると共にエンジン２２が比較的小さいパワー（例えば２〜３ｋＷ）を出力する運転ポイントとすれば、触媒暖機を実行すべきときに触媒の活性化が促進されるようにエンジン２２をより適正に運転することが可能となる。ただし、触媒暖機用のエンジン２２の運転ポイントは、エンジン２２の回転数Ｎｅが比較的低い回転数（例えば９００〜１２００ｒｐｍ程度）になると共にエンジン２２が実質的にトルクを出力しない運転ポイント（自立運転ポイント）とされてもよい。
なお、上記実施例のハイブリッド自動車２０では、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａとモータＭＧ２とがモータＭＧ２の回転数を減速してリングギヤ軸３２ａに伝達する減速ギヤ３５を介して連結されているが、減速ギヤ３５の代わりに、例えばＨｉ，Ｌｏの２段の変速段あるいは３段以上の変速段を有したモータＭＧ２の回転数を変速してリングギヤ軸３２ａに伝達する変速機を採用してもよい。更に、実施例のハイブリッド自動車２０は、モータＭＧ２の動力を動力分配統合機構３０のリングギヤ３２に接続されたリングギヤ軸３２ａに出力するものであるが、本発明の適用対象はこれに限られるものでもない。すなわち、本発明は、図７に示す変形例に係るハイブリッド自動車２０Ｂのように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａ（車輪３９ａ，３９ｂ）とは異なる軸（図７における車輪３９ｃ，３９ｄに接続された軸）に出力するものに適用されてもよい。
ここで、上記実施例および変形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しておく。すなわち、上記実施例等では、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに動力を出力可能なエンジン２２が「内燃機関」に相当し、エンジン２２から排出される排ガスを浄化するための排ガス浄化触媒１４１ｃを含む浄化装置１４１が「浄化装置」に相当し、リングギヤ軸３２ａに動力を出力可能なモータＭＧ２が「電動機」に相当し、モータＭＧ２と電力をやり取り可能なバッテリ５０が「蓄電装置」に相当し、図３のステップＳ１１０の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０が「要求トルク設定手段」および「要求パワー設定手段」に相当し、残容量ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０の放電に許容される電力である出力制限Ｗｏｕｔを設定するバッテリＥＣＵ５２が「許容放電電力設定手段」に相当し、排ガス浄化触媒１４１ｃの活性化を促進させる触媒暖機を実行すべきときに要求パワーＰ＊が出力制限Ｗｏｕｔ以下となる場合には、エンジン２２が予め定められた触媒暖機用の運転ポイントで運転されると共に要求トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とを制御し、触媒暖機を実行すべきときに要求パワーＰ＊が出力制限Ｗｏｕｔを上回る場合には、点火時期の遅角補正、吸入空気量の増量補正および燃料供給量の減量補正の少なくとも何れかを伴ってエンジン２２が要求パワーＰ＊に基づく運転ポイントで運転されると共に要求トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とを制御するハイブリッドＥＣＵ７０、エンジンＥＣＵ２４およびモータＥＣＵ４０との組合わせが「制御手段」に相当し、動力を入出力可能であると共にバッテリ５０と電力をやり取り可能なモータＭＧ１が「第２の電動機」に相当し、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されるキャリア３４とモータＭＧ１の回転軸に接続されるサンギヤ３１と駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに接続されるリングギヤ３２とを有すると共にこれら３つの要素が互いに差動回転できるように構成された動力分配統合機構３０が「遊星歯車機構」に相当する。
ただし、「内燃機関」は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力するエンジン２２に限られず、水素エンジンといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「浄化装置」は、エンジン２２から排出される排ガスを浄化するための排ガス浄化触媒を含むものであれば如何なる形式のものであっても構わない。「電動機」や「第２の電動機」は、モータＭＧ１，ＭＧ２のような同期発電電動機に限られず、誘導電動機といったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「蓄電装置」は、バッテリ５０のような二次電池に限られず、電動機と電力をやり取り可能なものであればキャパシタといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「要求トルク設定手段」は、アクセル開度と車速とに基づいて要求トルクを設定するものに限られず、例えばアクセル開度のみに基づいて要求駆動力を設定するもののような他の如何なる形式のものであっても構わない。「要求パワー設定手段」は、設定された要求トルクに基づいて駆動軸に要求トルクを出力するのに要求されるパワーを設定するものであれば如何なる形式のものであっても構わない。「制御手段」は、単一の電子制御ユニット等のように、ハイブリッドＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０との組み合わせ以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。何れにしても、これら実施例および変形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。すなわち、実施例はあくまで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ず、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。
以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら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、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。
本発明は、動力出力装置やハイブリッド自動車の製造産業等において利用可能である。
２０，２０Ｂ 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）、２４ａ，７２ ＣＰＵ、２４ｂ，７４ ＲＯＭ、２４ｃ，７６ ＲＡＭ、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、３７ ギヤ機構、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ〜３９ｄ 車輪、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、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、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）、７８ タイマ、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 ブレーキペダルストロークセンサ、８７ 車速センサ、１２０ 燃焼室、１２１ ピストン、１２２ エアクリーナ、１２３ スロットルバルブ、１２４ スロットルバルブポジションセンサ、１２５ スロットルモータ、１２６ 吸気管、１２７ 燃料噴射弁、１２８ 点火プラグ、１２９ イグニッションコイル、１３０ 動弁機構、１３１ 吸気バルブ、１３２ 排気バルブ、１３３ カムポジションセンサ、１４０ 排気マニホールド、１４１ 浄化装置、１４１ｃ 排ガス浄化触媒、１４２ ＥＧＲ管、１４３ ＥＧＲ弁、１４４ 温度センサ、１８０ クランクポジションセンサ、１８１ 水温センサ、１８２ 筒内圧センサ、１８３ エアフローメータ、１８４ 吸気温度センサ、１８５ 吸気圧センサ、１８６ 空燃比センサ、１８７ 触媒温度センサ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (7)

  1. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
    前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
    前記内燃機関から排出される排ガスを浄化するための触媒を含む浄化装置と、
    前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
    前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電装置と、
    前記駆動軸に要求される要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、
    前記設定された要求トルクに基づいて前記駆動軸に該要求トルクを出力するのに要求されるパワーである要求パワーを設定する要求パワー設定手段と、
    前記蓄電装置の状態に基づいて該蓄電装置の放電に許容される許容放電電力を設定する許容放電電力設定手段と、
    前記触媒の活性化を促進させる触媒暖機を実行すべきときに前記設定された要求パワーが前記設定された許容放電電力以下となる場合には、前記内燃機関が予め定められた触媒暖機用の運転ポイントで運転されると共に前記設定された要求トルクに基づくトルクが前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記触媒暖機を実行すべきときに前記設定された要求パワーが前記設定された許容放電電力を上回る場合には、点火時期の遅角補正、吸入空気量の増量補正および燃料供給量の減量補正の少なくとも何れかを伴って前記内燃機関が前記設定された要求パワーに基づく運転ポイントで運転されると共に前記設定された要求トルクに基づくトルクが前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動機とを制御する制御手段と、
    を備える動力出力装置。
  2. 請求項１に記載の動力出力装置において、
    前記制御手段は、前記触媒暖機を実行すべきときに前記設定された要求パワーが前記設定された許容放電電力以下となる場合には、前記点火時期の遅角補正を伴って前記触媒暖機用の運転ポイントで運転されるように前記内燃機関を制御し、前記触媒暖機を実行すべきときに前記設定された要求パワーが前記設定された許容放電電力を上回る場合には、前記要求パワーが前記許容放電電力以下となる場合と同一または異なる点火時期の遅角補正を伴って前記設定された要求パワーに基づく運転ポイントで運転されるように前記内燃機関を制御する動力出力装置
  3. 請求項１または２に記載の動力出力装置において、
    前記制御手段は、前記触媒暖機を実行すべきときに前記設定された要求パワーが前記設定された許容放電電力を上回る場合、前記要求パワーが前記許容放電電力を上回ってから所定時間が経過することを含む解除条件が成立するまで前記点火時期の遅角補正、前記吸入空気量の増量補正および前記燃料供給量の減量補正の少なくとも何れかを実行する動力出力装置。
  4. 請求項１または２に記載の動力出力装置において、
    前記触媒暖機用の運転ポイントは、前記内燃機関の回転数が比較的低い所定回転数になると共に該内燃機関が比較的小さいパワーを出力する運転ポイントである動力出力装置。
  5. 請求項１に記載の動力出力装置において、
    動力を入出力可能であると共に前記蓄電手段と電力をやり取り可能な第２の電動機と、
    前記内燃機関の出力軸に接続される第１要素と、前記第２の電動機の回転軸に接続される第２要素と、前記駆動軸に接続される第３要素とを有すると共に、これら３つの要素が互いに差動回転できるように構成された遊星歯車機構とを更に備え、
    前記制御手段は、前記触媒暖機を実行すべきときに前記設定された要求パワーが前記設定された許容放電電力以下となる場合には、前記内燃機関が前記触媒暖機用の運転ポイントで運転されると共に前記設定された要求トルクに基づくトルクが前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動機と前記第２の電動機とを制御し、前記触媒暖機を実行すべきときに前記設定された要求パワーが前記設定された許容放電電力を上回る場合には、点火時期の遅角補正、吸入空気量の増量補正および燃料供給量の減量補正の少なくとも何れかを伴って前記内燃機関が前記設定された要求パワーに基づく運転ポイントで運転されると共に前記設定された要求トルクに基づくトルクが前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動機と前記第２の電動機とを制御する動力出力装置。
  6. 請求項１から５の何れか一項に記載の動力出力装置と、前記駆動軸に連結された駆動輪とを備えるハイブリッド自動車。
  7. 駆動軸と、該駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、該内燃機関から排出される排ガスを浄化するための触媒を含む浄化装置と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、該電動機と電力をやり取り可能な蓄電装置とを備えた動力出力装置の制御方法であって、
    （ａ）前記駆動軸に要求される要求トルクを設定するステップと、
    （ｂ）ステップ（ａ）にて設定された要求トルクに基づいて前記駆動軸に該要求トルクを出力するのに要求されるパワーである要求パワーを設定するステップと、
    （ｃ）前記触媒の活性化を促進させる触媒暖機を実行すべきときにステップ（ｂ）にて設定された要求パワーが前記蓄電装置の放電に許容される許容放電電力以下となる場合には、前記内燃機関が予め定められた触媒暖機用の運転ポイントで運転されると共にステップ（ａ）にて設定された要求トルクに基づくトルクが前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記触媒暖機を実行すべきときにステップ（ｂ）にて設定された要求パワーが前記許容放電電力を上回る場合には、点火時期の遅角補正、吸入空気量の増量補正および燃料供給量の減量補正の少なくとも何れかを伴って前記内燃機関がステップ（ｂ）にて設定された要求パワーに基づく運転ポイントで運転されると共にステップ（ａ）にて設定された要求トルクに基づくトルクが前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動機と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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