JP2011068211A - ハイブリッド車両およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外部電源からの電力により充電可能な蓄電手段の保護を図りつつ、電動機のみからの動力による走行を継続するのに充分な充電割合が確保されているにも拘わらず内燃機関が始動されてしまうのを抑制する。
【解決手段】モータ運転モードのもとでエンジンの運転が停止されている最中に、バッテリＥＣＵにより設定された入力制限Ｗｉｎを超える電力によるバッテリ５０の充電を抑制するためにエンジンを始動すべきか否かが判定され（ステップＳ１３０，Ｓ１５０）、当該判定結果に応じてエンジン２２が始動または停止状態に維持されると共にバッテリ５０が入力制限Ｗｉｎとバッテリ保護入力制限Ｗｉｎｂｐとのうちの充電電力として小さい方を超える電力で充電されることなく要求トルクＴｒ＊に基づくトルクが得られるエンジンとモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御される（ステップＳ１８０〜Ｓ２６０）。
【選択図】図５

Description

本発明は、それぞれ走行用の動力を出力可能な内燃機関および電動機と、電動機と電力をやり取り可能であると共に外部電源からの電力により充電することができる蓄電手段とを含むハイブリッド車両およびその制御方法に関する。

従来、それぞれ走行用の動力を出力可能なエンジンおよびモータを備えたハイブリッド車両として、エンジンを始動してバッテリの充電を開始する閾値としてのバッテリ残容量の下限値と、エンジンを停止してバッテリの充電を停止する閾値としてのバッテリ残容量の上限値とを定めて、バッテリ残容量が下限値を下回ったときにエンジンを始動すると共に上限値を上回ったときにエンジンを停止するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車両では、長時間停車していたときに下限値と上限値とにより規定される残容量範囲を停車時間が比較的短かったときに比べて拡げることにより、長時間停車した後の走行時にバッテリを充電するために行われる内燃機関の始動・停止の頻度を少なくしている。

特開２００９−１８７４３号公報

ところで、上述のようなハイブリッド車両のバッテリを家庭用電源といった外部電源からの電力により充電可能とすれば、走行開始前に外部電源からの電力によりバッテリを予め充電しておき、走行開始後にエンジンの運転を停止した状態でモータのみからの動力によりハイブリッド車両を比較的長い距離だけ走行させることができる。ただし、ハイブリッド車両のバッテリを外部電源からの電力により充電可能とした場合、外部電源を用いた充電によりバッテリの残容量が予め定められた上限を超えてしまうことが起こり得る。そして、このように走行開始前の充電によりバッテリの残容量が予め定められた上限を超えてしまっているとバッテリの充電が制限されることから、モータのみからの動力による走行を継続するのに充分な残容量が確保されているにも拘わらず、バッテリの充電を抑制して当該バッテリを保護すべくエンジンが始動されてしまい、乗員に違和感を与えたり、燃費の悪化を招いたりするおそれがある。

そこで、本発明は、外部電源からの電力により充電可能な蓄電手段を備えたハイブリッド車両において、蓄電手段の保護を図りつつ、電動機のみからの動力による走行を継続するのに充分な充電割合が確保されているにも拘わらず内燃機関が始動されてしまうのを抑制することを主目的とする。

本発明によるハイブリッド車両およびその制御方法は、上記主目的を達成するために以下の手段を採っている。

本発明によるハイブリッド車両は、
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、走行用の動力を出力可能な電動機とを含むハイブリッド車両であって、
前記電動機と電力をやり取り可能であると共に外部電源からの電力により充電することができる蓄電手段と、
前記蓄電手段の充電に許容される最大の電力である第１入力制限を少なくとも前記蓄電手段の充電割合に基づいて設定する第１入力制限設定手段と、
前記蓄電手段の充電割合が予め定められた充電上限を超えているときに、前記蓄電手段の保護面から該蓄電手段の充電に許容される電力である第２入力制限を前記第１入力制限に比べて前記蓄電手段の充電を制限する傾向に設定する第２入力制限設定手段と、
前記内燃機関の運転停止中に、前記設定された第１入力制限を超える電力による前記蓄電手段の充電を抑制するために前記内燃機関を始動すべきか否かを判定する機関始動判定手段と、
走行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、
前記機関始動判定手段による判定結果に応じて前記内燃機関が運転または停止されると共に前記蓄電手段が前記設定された第１入力制限と前記設定された第２入力制限とのうちの充電電力として小さい方を超える電力で充電されることなく前記設定された要求トルクに基づくトルクが得ら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。

このハイブリッド車両は、外部電源からの電力により充電することができる蓄電手段を備えており、走行開始前に外部電源からの電力により蓄電手段を予め充電しておき、走行開始後に内燃機関の運転を停止した状態で電動機のみからの動力により比較的長い距離を走行することができる。また、このハイブリッド車両では、蓄電手段の充電に許容される最大の電力である第１入力制限が少なくとも蓄電手段の充電割合に基づいて設定される。更に、蓄電手段の充電割合が予め定められた充電上限を超えているときには、蓄電手段の保護面から当該蓄電手段の充電に許容される電力である第２入力制限が第１入力制限に比べて蓄電手段の充電を制限する傾向に設定される。そして、内燃機関の運転停止中には、機関始動判定手段により第１入力制限を超える電力による蓄電手段の充電を抑制するために内燃機関を始動すべきか否かが判定され、機関始動判定手段による判定結果に応じて内燃機関が運転または停止されると共に蓄電手段が第１入力制限と第２入力制限とのうちの充電電力として小さい方を超える電力で充電されることなく走行に要求される要求トルクに基づくトルクが得られるように内燃機関と電動機とが制御される。

すなわち、蓄電手段の充電割合が高いときには、充電による充電割合の更なる増加を抑制して蓄電手段を保護するために、蓄電手段の充電が制限または禁止されるように当該蓄電手段の充電に許容される電力が抑えられる。このため、内燃機関の運転停止中に蓄電手段の充電割合が高いときには、蓄電手段の充電に許容される電力を超える電力により当該蓄電手段が充電されて充電割合が過度に増加してしまわないように、例えば電動機により回生された電力による蓄電手段の充電も制限または禁止されることになるが、このような場合には、内燃機関を始動させ、内燃機関からの制動トルク（エンジンブレーキ）の出力により回生制動トルクの不足分を補うことで蓄電手段の充電を抑制して当該蓄電手段を保護することができる。従って、内燃機関の運転停止中には、蓄電手段の充電に許容される電力を超える電力による当該蓄電手段の充電を抑制するために内燃機関を始動すべきか否かを判定する必要がある。そして、このような場合、蓄電手段の保護の観点からは、第１入力制限に比べて蓄電手段の充電を制限する傾向をもった第２入力制限に基づいて内燃機関を始動すべきか否かを判定するのが好ましいともいえる。しかしながら、第２入力制限に基づいて内燃機関を始動すべきか否かを判定すれば、電動機のみからの動力による走行を継続するのに充分な残容量が確保されているにも拘わらず内燃機関が始動されてしまう機会が増加してしまい、乗員に違和感を与えたり、燃費の悪化を招いたりするおそれがある。また、第２入力制限を超える電力により蓄電手段が充電されたとしても、その充電が一時的なものであれば、蓄電手段が劣化してしまうおそれは少ない。これらを踏まえて、このハイブリッド車両では、内燃機関の運転停止中に、蓄電手段の保護を優先した第２入力制限ではなく、第１入力制限を超える電力による蓄電手段の充電を抑制するために内燃機関を始動すべきか否かを判定する。これにより、内燃機関の始動判定に関して、蓄電手段の充電に許容される電力に余裕をもたせることができるので、電動機のみからの動力による走行を継続するのに充分な残容量が確保されているにも拘わらず内燃機関が始動されてしまうのを抑制することが可能となる。また、このハイブリッド車両では、要求トルクに基づくトルク（負のトルクすなわち制動トルクを含む）の出力に際し、内燃機関および電動機は、蓄電手段が第１入力制限と第２入力制限とのうちの充電電力として小さい方を超える電力で充電されることなく走行に要求される要求トルクに基づくトルクが得られるように制御される。従って、蓄電手段の充電割合が高い状態での要求トルクに基づくトルクの出力に際して、蓄電手段の充電をより適正に制限して当該蓄電手段を良好に保護することができる。この結果、本発明によるハイブリッド車両では、蓄電手段の保護を図りつつ、電動機のみからの動力による走行を継続するのに充分な充電割合が確保されているにも拘わらず内燃機関が始動されてしまうのを抑制することが可能となる。

また、前記第２入力制限設定手段は、前記蓄電手段の充電割合が前記充電上限を超えているときに、前記充電割合が大きいほど充電電力として小さくなると共に該充電割合が前記充電上限以上の値である常用上限以上であると値０になるように前記第２入力制限を設定するものであってもよい。これにより、外部電源を用いた充電により蓄電手段の充電割合が充電上限を超えてしまっているときに、蓄電手段の充電割合が常用上限を超えないように第２入力制限を設定して蓄電手段を良好に保護することが可能となる。

この場合、前記第１入力制限設定手段は、前記充電割合が前記常用上限よりも大きい所定値以上であると値０となるように前記第１入力制限を設定するものであってもよい。これにより、蓄電手段の劣化を生じない範囲内で当該蓄電手段の充電が許容されるように第１入力制限をより適正に設定することが可能となる。

更に、前記機関始動判定手段は、前記設定された第１入力制限が充電電力として所定の閾値未満であると共に、前記設定された要求トルクが負の値であるときに前記内燃機関を始動すべきと判断するものであってもよい。このように、蓄電手段の保護を優先した第２入力制限ではなく第１入力制限に基づいて内燃機関の始動判定を行うことで、内燃機関の始動に関して蓄電手段の充電に許容される電力に余裕をもたせて電動機のみからの動力による走行を継続するのに充分な充電割合が確保されているにも拘わらず内燃機関が始動されてしまうのを抑制することができる。また、第１入力制限が充電電力として閾値未満であって蓄電手段の充電が制限または禁止された状態で要求トルクが負の値になったときに、内燃機関を始動させることで当該内燃機関から制動トルク（エンジンブレーキ）を出力することが可能となるので、第１入力制限を超える電動機による回生電力で蓄電手段が充電されることを抑制し、それにより蓄電手段を保護することができる。なお、所定値は、値０に近い負の値とされてもよく、値０とされてもよい。

また、本発明によるハイブリッド車両は、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することができる第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、駆動輪に連結された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、前記機関始動判定手段による判定結果に応じて前記内燃機関が運転または停止されると共に前記要求トルクに基づくトルクが得られるように前記内燃機関と前記第２の電動機と前記電動機とを制御するものであってもよい。このハイブリッド車両では、電動機のみからの動力により走行している最中に第２の電動機により内燃機関をクランキングすることにより当該内燃機関を始動させることができる。

この場合、前記機関始動判定手段は、車速が前記第１入力制限に基づく間欠禁止車速以上であるときに前記内燃機関を始動すべきと判断するものであってもよく、前記間欠禁止車速は、前記第１入力制限ごとに前記内燃機関のクランキングに伴って前記第２の電動機から前記蓄電手段に入力される電力が当該第１入力制限を超えるときの車速として定められると共に、前記第１入力制限が充電電力として小さいほど低く設定されてもよい。すなわち、第２の電動機と遊星歯車機構とを含むハイブリッド車両において電動機のみからの動力による走行中に内燃機関を始動させる際には、遊星歯車機構の第２要素が負回転することから内燃機関をクランキングする第２の電動機が発電を行い、車速が高いほど第２の電動機による発電電力が大きくなる。このため、蓄電手段の充電に許容される電力が少ないときほど低車速状態で内燃機関を始動しないと、当該内燃機関の始動に際して第２の電動機から蓄電手段に入力される電力が過剰になってしまうおそれがある。従って、第１入力制限ごとに内燃機関をクランキングする第２の電動機から蓄電手段に入力される電力が当該第１入力制限を超えるときの車速を間欠禁止車速として定めると共に、第１入力制限が充電電力として小さいほど間欠禁止車速を低く設定し、車速が第１入力制限に基づく間欠禁止車速以上であるときに内燃機関を始動すべきと判断すれば、内燃機関の始動に関して蓄電手段の充電に許容される電力に余裕をもたせて電動機のみからの動力による走行を継続するのに充分な充電割合が確保されているにも拘わらず内燃機関が始動されてしまうのを抑制しつつ、内燃機関の始動に際して蓄電手段が第１入力制限を超えた電力により充電されてしまうのを抑制し、それにより蓄電手段を保護することが可能となる。

本発明によるハイブリッド車両の制御方法は、
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、走行用の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であると共に外部電源からの電力により充電することができる蓄電手段と、該蓄電手段の充電に許容される最大の電力である第１入力制限を少なくとも前記蓄電手段の充電割合に基づいて設定する第１入力制限設定手段と、前記蓄電手段の充電割合が予め定められた充電上限を超えているときに、前記蓄電手段の保護面から該蓄電手段の充電に許容される電力である第２入力制限を前記第１入力制限に比べて前記蓄電手段の充電を制限する傾向に設定する第２入力制限設定手段とを含むハイブリッド車両の制御方法であって、
（ａ）前記内燃機関の運転停止中に、前記第１入力制限を超える電力による前記蓄電手段の充電を抑制するために前記内燃機関を始動すべきか否かを判定するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）における判定結果に応じて前記内燃機関が運転または停止されると共に前記蓄電手段が前記第１入力制限と前記第２入力制限とのうちの充電電力として小さい方を超える電力で充電されることなく走行に要求される要求トルクに基づくトルクが得ら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。

この方法によれば、蓄電手段の保護を図りつつ、電動機のみからの動力による走行を継続するのに充分な充電割合が確保されているにも拘わらず内燃機関が始動されてしまうのを抑制することが可能となる。

本発明の一実施例に係るハイブリッド車両であるハイブリッド自動車２０の概略構成図である。 バッテリ温度Ｔｂとバッテリ５０の入出力制限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。 バッテリ５０の残容量ＳＯＣとバッテリ温度Ｔｂと入力制限Ｗｉｎ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ＥＣＵ７０により実行されるエンジン停止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。 間欠禁止車速設定用マップ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。 バッテリ保護入力制限設定用マップの一例を示す説明図である。 変形例に係るハイブリッド自動車１２０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、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両であ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、モータＭＧ１およびＭＧ２と電力をやり取り可能なバッテリ５０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の供給を受けて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による燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等の制御を受ける。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２に対して設けられて当該エンジン２２の運転状態を検出する各種センサからの信号が入力される。そして、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からの制御信号や上記センサからの信号等に基づいてエンジン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からギヤ列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、いず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のいず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、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、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（充電割合）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とバッテリ温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０の充電に許容される最大の電力である許容充電電力としての入力制限（第１入力制限）Ｗｉｎとバッテリ５０の放電に許容される最大の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、実施例において、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される。これにより、バッテリ５０の本来の性能の範囲内で当該バッテリ５０の充電を許容するように入力制限Ｗｉｎをより適正なものとすると共に、バッテリ５０の本来の性能の範囲内で当該バッテリ５０の放電を許容するように出力制限Ｗｏｕｔをより適正なものとすることができる。図２にバッテリ温度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。また、図４にバッテリ５０の残容量ＳＯＣとバッテリ温度Ｔｂと入力制限Ｗｉｎとの関係の一例を示す。同図に示すように、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎは、残容量ＳＯＣが所定値Ｓ１（実施例では７５％）以上であると、残容量ＳＯＣが多いほど充電電力として小さく（値として大きく）なると共に、残容量ＳＯＣがバッテリ５０を保護する観点から定められる実用上の上限残容量である常用上限Ｓｎｌｉｍ（実施例では８０％）よりも若干大きい定格上限Ｓｒａｔ（実施例では８５％）以上であると値０となるように設定される。そして、入力制限Ｗｉｎは、バッテリ温度Ｔｂが低温域に含まれるときには当該バッテリ温度Ｔｂが低ければ低いほど、バッテリ温度Ｔｂが高温域に含まれるときには当該バッテリ温度Ｔｂが高ければ高いほど充電電力として小さく設定される（図２参照）。

また、実施例のハイブリッド自動車２０は、いわゆるプラグイン方式のハイブリッド車両として構成されており、家庭用電源（ＡＣ１００Ｖ）といった外部電源９０の外部電源側コネクタ９２に接続される車両側コネクタ６２と、車両側コネクタ６２と電力ライン５４との接続および当該接続の解除を実行可能な充電用リレー６４と、外部電源９０からの交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ６６と、ＡＣ／ＤＣコンバータ６６からの直流電力の電圧を変換してバッテリ５０側に供給するＤＣ／ＤＣコンバータ６８と、充電用リレー６４やＡＣ／ＤＣコンバータ６６、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８を制御する充電用電子制御ユニット（以下、「充電用ＥＣＵ」という）６０とを備える。充電用ＥＣＵ６０は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０との間で必要に応じて各種データをやり取りする。これにより、実施例のハイブリッド自動車２０では、走行開始前に外部電源９０からの電力によりバッテリ５０を充電しておくことができる。実施例では、残容量ＳＯＣの常用上限Ｓｎｌｉｍ（８０％）よりも若干小さい値（例えば７８〜７９％程度の値）が外部電源９０による充電時の上限残容量（目標残容量）である充電上限Ｓｃｌｉｍとして定められており、外部電源９０からの電力によりバッテリ５０を充電する際、充電用ＥＣＵ６０は、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが充電上限Ｓｃｌｉｍになるように充電用リレー６４やＡＣ／ＤＣコンバータ６６、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８を制御する。なお、上述の充電上限Ｓｃｌｉｍは、常用上限Ｓｎｌｉｍと同一の値とされてもよい。

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（アクセル操作量）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、充電用ＥＣＵ６０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、充電用ＥＣＵ６０等と各種制御信号やデータのやり取りを行う。

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とに基づいて駆動輪である車輪３９ａ，３９ｂ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＊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の運転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。

ここで、実施例のハイブリッド自動車２０は、上述のように、プラグイン方式のハイブリッド車両として構成されていることから、走行開始前に予め外部電源９０からの電力によりバッテリ５０を充電しておくことができる。従って、外部電源９０を用いた充電後に走行が開始された場合、ハイブリッド自動車２０は、基本的に、所定のエンジン始動条件が成立するまでモータ運転モードのもとでモータＭＧ２のみからの動力により走行する。そして、モータ運転モードのもとでの走行中にエンジン始動条件が成立したときには、エンジン２２をクランキングするようにモータＭＧ１を駆動制御すると共にクランキングに伴ってリングギヤ軸３２ａに作用する駆動トルクに対する反力としてのトルクをキャンセルしつつ要求トルク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モータＭＧ２を駆動制御することにより、エンジン２２が始動される。

次に、実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にハイブリッド自動車２０がモータ運転モードのもとで走行しているときの動作について説明する。図５は、実施例のハイブリッドＥＣＵ７０により実行されるエンジン停止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。このルーチンは、エンジン２２の運転が停止された状態でハイブリッド自動車２０が走行している最中に所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行されるものである。

図５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、バッテリ５０の残容量ＳＯＣ、入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ、空調運転フラグＦａｃ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から通信により入力される。また、バッテリ５０の残容量ＳＯＣや入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリＥＣＵ５２から通信により入力される。空調運転フラグＦａｃは、車室内のインストルメントパネル等に設けられたハイブリッド自動車２０に搭載された図示しない車室空調ユニットの運転／停止を指示するための空調オンオフスイッチがオフされているときに値０に設定されると共に、当該スイッチがオンされているときに値１に設定されるものであり、車室空調ユニットを制御する図示しない空調用電子制御ユニットから通信により入力される。

ステップＳ１００のデータ入力処理の後、入力した残容量ＳＯＣが予め定められた下限残容量Ｓｒｅｆ（例えば２０〜４０％程度の値）以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。そして、残容量ＳＯＣが下限残容量Ｓｒｅｆ以上であれば、ステップＳ１００にて入力した入力制限（第１入力制限）Ｗｉｎに基づいて間欠禁止車速Ｖｒｅｆを設定する（ステップＳ１２０）。間欠禁止車速Ｖｒｅｆは、エンジン２２の間欠運転（運転停止）を禁止すべき車速域の下限値である。実施例では、バッテリＥＣＵ５２により設定される入力制限Ｗｉｎと間欠禁止車速Ｖｒｅｆとの関係が予め定められて間欠禁止車速設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶されており、間欠禁止車速Ｖｒｅｆとしては、与えられた入力制限Ｗｉｎに対応したものが当該マップから導出・設定される。図６に間欠禁止車速設定用マップの一例を示す。ここで、実施例のハイブリッド自動車２０においてモータ運転モードのもとでの走行中にエンジン２２を始動させる際には、動力分配統合機構３０のサンギヤ３１が負回転することからエンジン２２をクランキングするモータＭＧ１が発電を行い、車速Ｖが高いほどモータＭＧ１による発電電力が大きくなる。このため、バッテリ５０の充電に許容される電力が少ないときほど低車速状態でエンジン２２を始動しないと、当該エンジン２２の始動に際してモータＭＧ１からバッテリ５０に入力される電力が過剰になってしまうおそれがある。これを踏まえて、実施例の間欠禁止車速設定用マップは、入力制限Ｗｉｎごとにエンジン２２をクランキングするモータＭＧ１からバッテリ５０に入力される電力が当該入力制限Ｗｉｎを超えるときの車速を間欠禁止車速Ｖｒｅｆとして規定すると共に、図６に示すように、入力制限Ｗｉｎが充電電力として小さいほど（値として大きいほど）間欠禁止車速Ｖｒｅｆを低く規定するように作成されている。これにより、エンジン２２の始動に際してバッテリ５０が入力制限Ｗｉｎを超えた電力により充電されてしまうのを抑制してバッテリ５０を保護することが可能となる。

ステップＳ１２０にて間欠禁止車速Ｖｒｅｆを設定したならば、ステップＳ１００にて入力した車速Ｖが当該間欠禁止車速Ｖｒｅｆ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。そして、ステップＳ１３０にて車速Ｖが間欠禁止車速Ｖｒｅｆ未満であると判断された場合には、入力制限Ｗｉｎと車速Ｖとの関係からエンジン２２を始動させる必要がないとみなして、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車輪３９ａ，３９ｂに連結されたリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定した上で、ハイブリッド自動車２０の走行（リングギヤ軸３２ａ）に要求される要求走行パワーＰｒ＊を設定する（ステップＳ１４０）。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７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、要求走行パワーＰｒ＊としては、要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じた値が設定される。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、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にて入力した入力制限Ｗｉｎが値０に近い負の値である閾値Ｗ０以上であると共にステップＳ１４０にて設定した要求トルクＴｒ＊が値０未満であるか否かを判定する（ステップＳ１５０）。ここで、実施例のハイブリッド自動車２０において入力制限Ｗｉｎが閾値Ｗ０以上であるとき（充電電力として非常に小さいとき）には、バッテリ５０の充電が大幅に制限または禁止され、それに伴ってモータＭＧ２による回生制動トルクの出力も大幅に制限または禁止されることになる。このため、実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の充電が大幅に制限または禁止された状態でアクセルペダル８３の踏み込みが解除（アクセルオフ）されて駆動系から制動トルクを出力する必要があるような場合にモータＭＧ２による回生制動トルクの出力を禁止してバッテリ５０を保護するために、入力制限Ｗｉｎが閾値Ｗ０以上であると共にステップＳ１４０にて設定した要求トルクＴｒ＊が値０未満であるか否かを判定している。なお、閾値Ｗ０は、値０とされてもよい。

ステップＳ１５０にて入力制限Ｗｉｎが閾値Ｗ０未満であるか、あるいは要求トルクＴｒ＊が値０以上であると判断された場合には、要求走行パワーＰｒ＊や空調運転フラグＦａｃの値等に基づく次式（１）に従って、エンジン２２の始動判定に際して出力制限Ｗｏｕｔと比較される総要求パワーＰｔｏｔａｌを計算する（ステップＳ１６０）。式（１）は、エンジン２２を始動させるためのモータＭＧ１によるクランキングに伴って消費される電力（負の値すなわち発電電力を含む）であるエンジン始動用電力Ｐｃｒｋと、空調ユニットによる車室内の空調に要求される空調用電力Ｐａｃ（コンプレッサ駆動用の電力等）と空調運転フラグＦａｃとの積（Ｆａｃ＝０であれば、値０）と、予め定められたマージン分の電力Ｐｍｒｇとを要求走行パワーＰｒ＊に加算することにより、総要求パワーＰｔｏｔａｌを導出するものである。なお、エンジン始動用電力Ｐｃｒｋは、エンジン２２をクランキングするモータＭＧ１により入出力される電力と、エンジン２２のクランキングに伴ってリングギヤ軸３２ａに作用する駆動トルクに対する反力としてのトルクをキャンセルするためにモータＭＧ２により入出力される電力との和であり、基本的には放電側の値（正の値）となるが、特にハイブリッド自動車２０の車速Ｖが高いときには充電側の値（負の値）にもなり得る。すなわち、ハイブリッド自動車２０のエンジン２２の始動に際しては、クランキングの開始時における車速Ｖが高いほど、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が負側に大きくなるのでモータＭＧ１による発電量が増加し、その分だけエンジン２２のクランキングに要する電力が低下することになる（車速Ｖによっては充電側の値になる）。これを踏まえて、実施例では、車速Ｖとエンジン始動用電力Ｐｃｒｋの関係を規定する図示しないマップが予め作成されており、エンジン始動用電力Ｐｃｒｋとしては、当該マップからステップＳ１００にて入力した車速Ｖに対応したものが導出される。また、実施例において、車室内の空調に要求される空調用電力Ｐａｃは、空調ユニットの性能等を基に実験・解析を経て定められる一定値（例えば、数ｋＷ程度）とされる。

Ptoral=Pr*+Pcrk+Fac・Pac+Pmrg …（１）

総要求パワーＰｔｏｔａｌを計算したならば、総要求パワーＰｔｏｔａｌがステップＳ１００にて入力した出力制限Ｗｏｕｔ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１７０）。そして、総要求パワーＰｔｏｔａｌが出力制限Ｗｏｕｔ未満であれば、エンジン２２を始動させる必要がないとみなして、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊をそれぞれに値０に設定すると共に（ステップＳ１８０）、モータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊を値０に設定する（ステップＳ１９０）。次いで、ステップＳ１００にて入力した残容量ＳＯＣに基づいてバッテリ保護入力制限（第２入力制限）Ｗｉｎｂｐを設定する（ステップＳ２００）。バッテリ保護入力制限Ｗｉｎｂｐは、バッテリ５０の保護面から当該バッテリ５０の充電に許容される電力であり、基本的に、バッテリＥＣＵ５２により設定される入力制限（第１入力制限）Ｗｉｎよりもバッテリ５０の充電を制限する傾向に設定される（もちろん、常時、入力制限Ｗｉｎよりもバッテリ５０の充電を制限するように設定されてもよい）。実施例では、バッテリ５０の残容量ＳＯＣとバッテリ保護入力制限Ｗｉｎｂｐとの関係が予め定められてバッテリ保護入力制限設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶されており、バッテリ保護入力制限Ｗｉｎｂｐとしては、与えられた残容量ＳＯＣに対応したものが当該マップから導出・設定される。図８にバッテリ保護入力制限設定用マップの一例を示す。同図に示すように、実施例のバッテリ保護入力制限設定用マップは、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが上述の充電上限Ｓｃｌｉｍ未満であるときにはバッテリ保護入力制限Ｗｉｎｂｐを予め定められた一定値（例えば、−３５ｋＷ）とし、残容量ＳＯＣが充電上限Ｓｃｌｉｍを超えているときには、バッテリ保護入力制限Ｗｉｎｂｐを残容量ＳＯＣが大きいほど充電電力として小さくする（残容量ＳＯＣに比例して小さくする）と共に残容量ＳＯＣが上述の常用上限Ｓｎｌｉｍ（実施例では、８０％）以上であると値０とするように作成されている。これにより、外部電源９０を用いた充電によりバッテリ５０の残容量ＳＯＣが上述の充電上限Ｓｃｌｉｍを超えてしまっているときに、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが常用上限Ｓｎｌｉｍを超えないようにバッテリ保護入力制限Ｗｉｎｂｐを設定してバッテリ５０を良好に保護することが可能となる。

ステップＳ２００の処理の後、ステップＳ１００にて入力した入力制限Ｗｉｎとバッテリ保護入力制限Ｗｉｎｂｐとの大きい方、すなわち充電電力として小さい方を新たな入力制限Ｗｉｎとして再設定する（ステップＳ２１０）。そして、次式（２）および（３）に従って、入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔからＳ１９０にて設定したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１との積（この場合、値０）として得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）を減じて得られる偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で除す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を計算する（ステップＳ２２０）。更に、次式（４）に従って要求トルクＴｒ＊を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除することによりモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを計算し（ステップＳ２３０）、仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで制限した値をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定する（ステップＳ２４０）。このようにしてモータＭＧ２のトルク指令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ＥＣＵ５２により設定された入力制限Ｗｉｎとバッテリ保護入力制限Ｗｉｎｂｐとの充電電力として小さい方と出力制限Ｗｏｕｔとの範囲内に制限することができる。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＊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Ｓ２５０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。この場合、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、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。

Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 …（２）
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 …（３）
Tm2tmp=Tr*/Gr …（４）

一方、ステップＳ１１０にて残容量ＳＯＣが下限残容量Ｓｒｅｆ未満であると判断された場合には、運転停止されているエンジン２２を始動させてエンジン２２からの動力の一部を用いて発電するモータＭＧ１からの電力によりバッテリ５０を充電することができるように、エンジン始動フラグをオンした上で（ステップＳ２６０）、本ルーチンを終了させる。また、ステップＳ１３０にて車速Ｖが間欠禁止車速Ｖｒｅｆ以上であると判断された場合には、エンジン２２が始動されるのに伴って入力制限Ｗｉｎを超える電力によりバッテリ５０が充電されるのを抑制すると共に、エンジン２２からの動力をリングギヤ軸３２ａに出力可能として加速性能等を確保することができるように、エンジン始動フラグをオンした上で（ステップＳ２６０）、本ルーチンを終了させる。更に、ステップＳ１５０にて入力制限Ｗｉｎが閾値Ｗ０以上であると共に要求トルクＴｒ＊が値０未満であると判断された場合には、バッテリ５０の充電の制限または禁止に伴ってモータＭＧ２による回生制動トルクの出力が禁止されるときにエンジン２２を始動させて当該エンジン２２からフリクショントルク（エンジンブレーキ）を出力することができるように、エンジン始動フラグをオンした上で（ステップＳ２６０）、本ルーチンを終了させる。そして、ステップＳ１７０にて総要求パワーＰｔｏｔａｌが出力制限Ｗｏｕｔ以上であると判断された場合には、バッテリ５０からの電力だけでは総要求パワーＰｔｏｔａｌを賄いきれないとみなして、エンジン始動フラグをオンした上で（ステップＳ２６０）、本ルーチンを終了させる。こうしてエンジン始動フラグがオンされて図５のエンジン停止時駆動制御ルーチンが終了した場合には、ハイブリッドＥＣＵ７０により図示しないエンジン始動時駆動制御ルーチンが実行される。エンジン始動時駆動制御ルーチンは、モータＭＧ１およびＭＧ２により入出力されるパワーがバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎと出力制限Ｗｏｕｔとの範囲内に収まるようにしながら、モータＭＧ１によりエンジン２２をクランキングしてエンジン２２を始動させると共に、エンジン２２のクランキングに伴ってリングギヤ軸３２ａに作用する駆動トルクに対する反力としてのトルクをキャンセルしつつ要求トルク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モータＭＧ２を駆動制御する処理である。そして、かかるエンジン始動時駆動制御ルーチンが終了するとエンジン始動フラグがオフされることになる。

以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車２０は、外部電源９０からの電力により充電することができるバッテリ５０を有しており、走行開始前に外部電源９０からの電力によりバッテリ５０を予め充電しておき、走行開始後にエンジン２２の運転を停止した状態でモータＭＧ２のみからの動力により比較的長い距離を走行することができる。また、このハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の充電に許容される最大の電力である入力制限（第１入力制限）ＷｉｎがバッテリＥＣＵ５２によりバッテリ５０の状態すなわち残容量ＳＯＣおよびバッテリ温度Ｔｂに基づいて設定される。更に、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが予め定められた充電上限Ｓｃｌｉｍを超えているときには、バッテリ５０の保護面から当該バッテリ５０の充電に許容される電力であるバッテリ保護入力制限（第２入力制限）Ｗｉｎｂｐが入力制限Ｗｉｎに比べてバッテリ５０の充電を制限する傾向に設定される（ステップＳ２００）。そして、モータ運転モードのもとでエンジン２２の運転が停止されている最中に、バッテリＥＣＵ５２により設定された入力制限Ｗｉｎを超える電力によるバッテリ５０の充電を抑制するためにエンジン２２を始動すべきか否かが判定され（ステップＳ１３０，Ｓ１５０）、当該判定結果に応じてエンジン２２が運転（始動）または停止（停止状態に維持）されると共にバッテリ５０がバッテリＥＣＵ５２により設定された入力制限Ｗｉｎとバッテリ保護入力制限Ｗｉｎｂｐとのうちの充電電力として小さい方を超える電力で充電されることなく要求トルク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Ｓ１８０〜Ｓ２６０）。

すなわち、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが多いときには、充電による残容量ＳＯＣの更なる増加を抑制してバッテリ５０を保護するために、バッテリ５０の充電が制限または禁止されるように当該バッテリ５０の充電に許容される電力が抑えられる。このため、エンジン２２の運転停止中にバッテリ５０の残容量ＳＯＣが高いときには、バッテリ５０の充電に許容される電力を超える電力により当該バッテリ５０が充電されて残容量ＳＯＣが過度に増加してしまわないように、モータＭＧ２により回生された電力によるバッテリ５０の充電も制限または禁止されることになるが、このような場合には、エンジン２２を始動させ、エンジン２２からのフリクショントルク（エンジンブレーキ）の出力により回生制動トルクの不足分を補うことでバッテリ５０の充電を抑制して当該バッテリ５０を保護することができる。また、実施例のハイブリッド自動車２０がモータＭＧ２のみからの動力により走行している際には、バッテリ５０の充電に許容される電力が少ないときほど低車速状態でエンジン２２を始動しないと、当該エンジン２２の始動に際してモータＭＧ１からバッテリ５０に入力される電力が過剰になってしまうおそれがある。従って、エンジン２２の運転停止中には、バッテリ５０の充電に許容される電力を超える電力による当該バッテリ５０の充電を抑制するためにエンジン２２を始動すべきか否かを判定する必要がある。そして、このような場合、バッテリ５０の保護を優先する観点からは、バッテリＥＣＵ５２により設定される入力制限Ｗｉｎに比べてバッテリ５０の充電を制限する傾向をもったバッテリ保護入力制限Ｗｉｎｂｐに基づいてエンジン２２を始動すべきか否かを判定するのが好ましいともいえる。しかしながら、バッテリ保護入力制限Ｗｉｎｂｐに基づいてエンジン２２を始動すべきか否かを判定すれば、モータＭＧ２のみからの動力による走行を継続するのに充分な残容量ＳＯＣが確保されているにも拘わらずエンジン２２が始動されてしまう機会が増加してしまい、乗員に違和感を与えたり、燃費の悪化を招いたりするおそれがある。また、バッテリ保護入力制限Ｗｉｎｂｐを超える電力によりバッテリ５０が充電されたとしても、その充電が一時的なものであれば、バッテリ５０が劣化してしまうおそれは少ない。

これらを踏まえて、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、バッテリ５０の保護を優先したバッテリ保護入力制限Ｗｉｎｂｐではなく、入力制限Ｗｉｎを超える電力によるバッテリ５０の充電を抑制するためにエンジン２２を始動すべきか否かを判定する（ステップＳ１３０，Ｓ１５０）。これにより、エンジン２２の始動判定に関して、バッテリ５０の充電に許容される電力に余裕をもたせることができるので、モータＭＧ２のみからの動力による走行を継続するのに充分な残容量ＳＯＣが確保されているにも拘わらずエンジン２２が始動されてしまうのを抑制することが可能となる。また、要求トルクＴｒ＊に基づくトルク（負のトルクすなわち制動トルクを含む）の出力に際し、エンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２は、バッテリ５０が入力制限Ｗｉｎとバッテリ保護入力制限Ｗｉｎｂｐとのうちの充電電力として小さい方を超える電力で充電されることなく要求トルクＴｒ＊に基づくトルクが得られるように制御される（ステップＳ１８０〜Ｓ２６０）。従って、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが多い状態での要求トルクＴｒ＊に基づくトルクの出力に際して、バッテリ５０の充電をより適正に制限して当該バッテリ５０を良好に保護することができる。この結果、実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の保護を図りつつ、モータＭＧ２のみからの動力による走行を継続するのに充分な残容量ＳＯＣが確保されているにも拘わらずエンジン２２が始動されてしまうのを良好に抑制することが可能となる。

更に、上記実施例では、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが充電上限Ｓｃｌｉｍを超えているときに、残容量ＳＯＣが大きいほど充電電力として小さくなると共に残容量ＳＯＣが充電上限Ｓｃｌｉｍ以上の値である常用上限Ｓｎｌｉｍ以上であると値０になるようにバッテリ保護入力制限Ｗｉｎｂｐが設定される。これにより、外部電源９０を用いた充電によりバッテリ５０の残容量ＳＯＣが充電上限Ｓｃｌｉｍを超えてしまっているときに、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが常用上限Ｓｎｌｉｍを超えないようにバッテリ保護入力制限Ｗｉｎｂｐを設定してバッテリ５０を良好に保護することが可能となる。なお、上記実施例では、バッテリ保護入力制限設定用マップを用いてバッテリ温度Ｔｂに拘わらず一律にバッテリ保護入力制限Ｗｉｎｂｐを設定しているが、これに限られるものではない。すなわち、例えばバッテリ保護入力制限設定用マップをバッテリ温度Ｔｂごとに作成したり、バッテリ温度Ｔｂに応じた係数を導入したりすることにより、バッテリ保護入力制限Ｗｉｎｂｐを残容量ＳＯＣとバッテリ温度Ｔｂとに応じて設定してもよい。また、上記実施例では、残容量ＳＯＣが常用上限Ｓｎｌｉｍ（８０％）よりも大きい定格上限Ｓｒａｔ（８５％）以上であると値０となるように入力制限Ｗｉｎが設定される。これにより、バッテリ５０の劣化を生じない範囲内で当該バッテリ５０の充電が許容されるように入力制限Ｗｉｎをより適正に設定することが可能となる。

そして、上記実施例では、バッテリＥＣＵ５２により設定された入力制限Ｗｉｎが充電電力として所定の閾値Ｗ０未満であると共に、要求トルクＴｒ＊が負の値であるときにエンジン２２を始動すべきと判断される（ステップＳ１５０）。このように、バッテリ５０の保護を優先したバッテリ保護入力制限Ｗｉｎｂｐではなく入力制限Ｗｉｎに基づいてエンジン２２の始動判定を行うことで、エンジン２２の始動に関してバッテリ５０の充電に許容される電力に余裕をもたせてモータＭＧ２のみからの動力による走行を継続するのに充分な残容量ＳＯＣが確保されているにも拘わらずエンジン２２が始動されてしまうのを抑制することができる。また、入力制限Ｗｉｎが充電電力として閾値Ｗ０未満であってバッテリ５０の充電が制限または禁止された状態で要求トルクＴｒ＊が負の値になったときに、エンジン２２を始動させることで当該エンジン２２からフリクショントルク（エンジンブレーキ）を出力することが可能となるので、入力制限Ｗｉｎを超えるモータＭＧ２による回生電力でバッテリ５０が充電されることを抑制し、それによりバッテリ５０を保護することができる。

更に、上記実施例では、入力制限Ｗｉｎごとにエンジン２２をクランキングするモータＭＧ１からバッテリ５０に入力される電力が当該入力制限Ｗｉｎを超えるときの車速を間欠禁止車速Ｖｒｅｆとして定めると共に、入力制限Ｗｉｎが充電電力として小さいほど間欠禁止車速Ｖｒｅｆを低く設定し、車速Ｖが入力制限Ｗｉｎに基づく間欠禁止車速Ｖｒｅｆ以上であるときにエンジン２２を始動すべきと判断している（ステップＳ１２０，Ｓ１３０）。これにより、エンジン２２の始動に関してバッテリ５０の充電に許容される電力に余裕をもたせてモータＭＧ２のみからの動力による走行を継続するのに充分な残容量ＳＯＣが確保されているにも拘わらずエンジン２２が始動されてしまうのを抑制しつつ、エンジン２２の始動に際してバッテリ５０が入力制限Ｗｉｎを超えた電力により充電されてしまうのを抑制し、それによりバッテリ５０を保護することができる。

なお、上記ハイブリッド自動車２０では、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、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、上記ハイブリッド自動車２０は、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により減速してリングギヤ軸３２ａとしてのリングギヤ軸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はない。すなわち、本発明は、図９に示す変形例としてのハイブリッド自動車１２０のように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａに接続された車軸（駆動輪である車輪３９ａ，３９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図９における車輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸）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、上記実施例においては、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、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等と電力をやり取り可能であると共に外部電源９０からの電力により充電することができるバッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、入力制限Ｗｉｎを設定するバッテリＥＣＵ５２が「第１入力制限設定手段」に相当し、図５のステップＳ２００の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０が「第２入力制限設定手段」に相当し、図５のステップＳ１３０およびＳ１５０の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０が「機関始動判定手段」に相当し、図５のステップＳ１４０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」に相当し、図５のステップＳ１８０〜Ｓ２６０の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０、エンジンＥＣＵ２４およびモータＥＣＵ４０の組み合わせが「制御手段」に相当する。また、モータＭＧ１が「第２の電動機」に相当し、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。「電動機」や「第２の電動機」は、モータＭＧ１および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。「蓄電手段」は、電動機や発電用電動機と電力をやり取り可能であると共に外部電源からの電力により充電することができるものであれば、如何なる形式のものであっても構わない。「第１入力制限設定手段」は、蓄電手段の充電に許容される最大の電力である第１入力制限を充電割合等に基づいて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。「第２入力制限設定手段」は、蓄電手段の充電割合が予め定められた充電上限を超えているときに、蓄電手段の保護面から当該蓄電手段の充電に許容される電力である第２入力制限を第１入力制限に比べて蓄電手段の充電を制限する傾向に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。「機関始動判定手段」は、内燃機関の運転停止中に、第１入力制限を超える電力による蓄電手段の充電を抑制するために内燃機関を始動すべきか否かを判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。「要求トルク設定手段」は、走行に要求される要求トルクを設定するものであれば、例えばアクセル開度Ａｃｃのみに基づいて要求トルクを設定するもの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。「制御手段」は、単一の電子制御ユニットといったようなハイブリッド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、ハイブリッド車両の製造産業等において利用可能である。

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、３７ ギヤ列、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，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、６０ 充電用電子制御ユニット（充電用ＥＣＵ）、６２ 車両側コネクタ、６４ 充電用リレー、６６ ＡＣ／ＤＣコンバータ、６８ ＤＣ／ＤＣコンバータ、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）、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 ブレーキペダルストロークセンサ、８７ 車速センサ、９０ 外部電源、９２ 外部電源側コネクタ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (7)

1. 走行用の動力を出力可能な内燃機関と、走行用の動力を出力可能な電動機とを含むハイブリッド車両であって、
   前記電動機と電力をやり取り可能であると共に外部電源からの電力により充電することができる蓄電手段と、
   前記蓄電手段の充電に許容される最大の電力である第１入力制限を少なくとも前記蓄電手段の充電割合に基づいて設定する第１入力制限設定手段と、
   前記蓄電手段の充電割合が予め定められた充電上限を超えているときに、前記蓄電手段の保護面から該蓄電手段の充電に許容される電力である第２入力制限を前記第１入力制限に比べて前記蓄電手段の充電を制限する傾向に設定する第２入力制限設定手段と、
   前記内燃機関の運転停止中に、前記設定された第１入力制限を超える電力による前記蓄電手段の充電を抑制するために前記内燃機関を始動すべきか否かを判定する機関始動判定手段と、
   走行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、
   前記機関始動判定手段による判定結果に応じて前記内燃機関が運転または停止されると共に前記蓄電手段が前記設定された第１入力制限と前記設定された第２入力制限とのうちの充電電力として小さい方を超える電力で充電されることなく前記設定された要求トルクに基づくトルクが得ら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、
   を備えるハイブリッド車両。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両において、
   前記第２入力制限設定手段は、前記蓄電手段の充電割合が前記充電上限を超えているときに、前記充電割合が大きいほど充電電力として小さくなると共に該充電割合が前記充電上限以上の値である常用上限以上であると値０になるように前記第２入力制限を設定するハイブリッド車両。
3. 請求項２に記載のハイブリッド車両において、
   前記第１入力制限設定手段は、前記充電割合が前記常用上限よりも大きい所定値以上であると値０となるように前記第１入力制限を設定するハイブリッド車両。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載のハイブリッド車両において、
   前記機関始動判定手段は、前記設定された第１入力制限が充電電力として所定の閾値未満であると共に、前記設定された要求トルクが負の値であるときに前記内燃機関を始動すべきと判断するハイブリッド車両。
5. 請求項１から４の何れか一項に記載のハイブリッド車両において、
   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することができる第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、駆動輪に連結された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、前記機関始動判定手段による判定結果に応じて前記内燃機関が運転または停止されると共に前記要求トルクに基づくトルクが得られるように前記内燃機関と前記第２の電動機と前記電動機とを制御するハイブリッド車両。
6. 請求項５に記載のハイブリッド車両において、
   前記機関始動判定手段は、車速が前記第１入力制限に基づく間欠禁止車速以上であるときに前記内燃機関を始動すべきと判断し、前記間欠禁止車速は、前記第１入力制限ごとに前記内燃機関のクランキングに伴って前記第２の電動機から前記蓄電手段に入力される電力が当該第１入力制限を超えるときの車速として定められると共に、前記第１入力制限が充電電力として小さいほど低く設定されるハイブリッド車両。
7. 走行用の動力を出力可能な内燃機関と、走行用の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であると共に外部電源からの電力により充電することができる蓄電手段と、該蓄電手段の充電に許容される最大の電力である第１入力制限を少なくとも前記蓄電手段の充電割合に基づいて設定する第１入力制限設定手段と、前記蓄電手段の充電割合が予め定められた充電上限を超えているときに、前記蓄電手段の保護面から該蓄電手段の充電に許容される電力である第２入力制限を前記第１入力制限に比べて前記蓄電手段の充電を制限する傾向に設定する第２入力制限設定手段とを含むハイブリッド車両の制御方法であって、
   （ａ）前記内燃機関の運転停止中に、前記第１入力制限を超える電力による前記蓄電手段の充電を抑制するために前記内燃機関を始動すべきか否かを判定するステップと、
   （ｂ）ステップ（ａ）における判定結果に応じて前記内燃機関が運転または停止されると共に前記蓄電手段が前記第１入力制限と前記第２入力制限とのうちの充電電力として小さい方を超える電力で充電されることなく走行に要求される要求トルクに基づくトルクが得ら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、
   を含むハイブリッド車両の制御方法。

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