JP4438815B2 - 車両およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両およびその制御方法に関する。

従来、この種の車両としては、走行用の動力を出力するエンジンと、エンジンをモータリング可能な第１モータと、走行用の動力を出力する第２モータと、第１モータや第２モータと電力のやり取りをするバッテリとを備える車両が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両では、第２モータからの動力を用いて走行しているときに、バッテリの現在の充電状態と所定の電圧モデルとに基づいてエンジンのモータリングに必要な電力を継続して出力できる継続時間を推定し、推定した継続時間が第１モータでエンジンをモータリングして始動するのに必要な継続時間になったときにはエンジンを始動することにより、バッテリを限界まで使用している。
特開２００３−１５３４０２号公報

上述した車両では、運転停止しているエンジンを第１モータでモータリングして始動する際にはモータリングによりバッテリの電力を消費するためにバッテリの端子間電圧が低下する。こうしたバッテリの電力消費によってバッテリの端子間電圧がバッテリから電力を取り出せなくなる下限電圧を下回るのを抑制するために、一般に、現在のバッテリの状態や車両の状態に拘わらずバッテリの端子間電圧がバッテリの下限電圧より高い予め定められた電圧用閾値まで低下したときにエンジンを始動する制御が行なわれているが、こうした電圧用閾値がある定められた値として設定されているため、車両の状態やバッテリの状態などによっては適正なタイミングでエンジンを始動できないことがある。

本発明の車両およびその制御方法は、内燃機関と電動機とを搭載し、内燃機関の始動に用いられる始動装置と、電動機および始動装置と電力のやりとりが可能な蓄電装置とを備える車両において、始動装置で運転停止している内燃機関を始動する際により適正なタイミングで内燃機関を始動すると共に蓄電装置の端子間電圧が下限電圧を下回ることを抑制することを目的とする。

本発明の車両は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車両は、
内燃機関と電動機とを搭載し、少なくとも前記電動機からの動力を用いて走行可能な車両であって、
前記内燃機関の始動に用いられる機関始動手段と、
前記電動機および前記機関始動手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
該蓄電手段の端子間電圧を検出する電圧検出手段と、
前記蓄電手段の端子間電圧の低下程度を推定する電圧低下程度推定手段と、
前記推定された端子間電圧の低下程度に基づいて前記内燃機関を始動するための電圧用閾値を設定する閾値設定手段と、
前記内燃機関を運転停止している状態のときに、前記検出された端子間電圧が前記設定された電圧用閾値未満に至るまでは前記内燃機関の運転停止を継続するよう前記内燃機関と前記機関始動手段とを制御し、前記検出された端子間電圧が前記設定された電圧用閾値未満に至ったときには前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関と前記機関始動手段とを制御する機関始動制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の車両では、蓄電手段の端子間電圧の低下程度を推定し、推定された端子間電圧の低下の程度に基づいて内燃機関を始動するための電圧用閾値を設定する。そして、内燃機関を運転停止している状態のときに、検出された端子間電圧が設定された電圧用閾値未満に至るまでは内燃機関の運転停止を継続するよう内燃機関と機関始動手段とを制御し、検出された端子間電圧が設定された電圧用閾値未満に至ったときには内燃機関が始動されるよう内燃機関と機関始動手段とを制御する。蓄電手段の端子間電圧の低下程度を推定して、推定された端子間電圧の低下程度に基づいて内燃機関を始動するための電圧用閾値を設定するから、内燃機関を始動する際に予め決められた値を電圧用閾値として用いるものに比してより適正なタイミングで内燃機関を始動できると共に蓄電手段の端子間電圧が蓄電手段の下限電圧を下回るのを抑制することができる。

こうした本発明の車両において、前記電圧低下推定手段は、車速と前記蓄電手段の状態とアクセル開度とのうちの少なくとも一つに基づいて前記端子間電圧の低下程度を推定する手段であるものとすることもできる。この場合において、前記電圧低下推定手段は、前記蓄電手段の状態として前記蓄電手段の残容量と該蓄電手段の温度と該蓄電手段の開放電圧とのうちの少なくとも一つに基づいて前記端子間電圧の低下程度を推定する手段であるものとすることもできる。蓄電手段の状態として蓄電手段の残容量と蓄電手段の温度と蓄電手段の開放電圧とのうちの少なくとも一つに基づいて端子間電圧の低下程度を推定する場合において、前記電圧低下推定手段は、前記蓄電手段の残容量が大きくなるほど小さくなる傾向に前記端子間電圧の低下程度を推定し、前記閾値設定手段は、前記推定された端子間電圧の低下程度が小さくなるほど低くなる傾向に前記電圧用閾値を設定する手段であるものとすることもできる。また、前記電圧低下推定手段は、前記蓄電手段の温度が高くなるほど小さくなる傾向に前記端子間電圧の低下程度を推定したり、前記蓄電手段の開放電圧が高くなるほど小さくなる傾向に前記端子間電圧の低下程度を推定するものとすることもできる。蓄電手段の残容量が大きくなるほど、蓄電手段の温度や開放電圧が高くなるほど、内燃機関を始動する際の電力消費に伴う蓄電手段の電圧低下程度が小さくなると考えられる。したがって、蓄電手段の残容量が大きくなるほど電圧用閾値を小さく設定したり、蓄電手段の温度や開放電圧が高くなるほど電圧用閾値を小さく設定することにより、蓄電手段の状態に応じたタイミングで内燃機関を始動することができる。

また、本発明の車両において、前記電圧低下推定手段は、前記アクセル開度が小さくなるほど大きくなる傾向に前記端子間電圧の低下程度を推定する手段であり、前記閾値設定手段は、前記推定された端子間電圧の低下程度が小さくなるほど低くなる傾向に前記電圧用閾値を設定する手段であるものとすることもできる。アクセル開度が小さくなるほど運転者が要求する要求駆動力が小さいため、内燃機関を始動する際に蓄電手段の端子間電圧の低下程度が小さいと考えられる。したがって、アクセル開度が小さくなるほど低くなる傾向に電圧用閾値を設定することにより、アクセル開度に応じたタイミングで内燃機関を始動することができる。

さらに、本発明の車両において、前記機関始動制御手段は、前記内燃機関を運転停止している状態で前記電動機からの動力を用いて走行するモータ走行モードで走行しているときに、前記検出された端子間電圧が前記設定された電圧用閾値未満に至るまでは前記モータ走行モードでの走行が継続するよう前記内燃機関と前記機関始動手段と前記電動機とを制御し、前記検出された端子間電圧が前記設定された電圧用閾値未満に至ったときには前記内燃機関が始動されて走行するよう前記内燃機関と前記機関始動手段と前記電動機とを制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、モータ走行モードで走行しているときでも、より適正にモータ走行モードから内燃機関を始動して走行する状態に移行することができる。

そして、本発明の車両において、前記内燃機関が始動する際における前記端子間電圧の電圧低下量を学習する学習手段を備え、前記電圧低下推定手段は、前記学習した電圧低下量に基づいて前記端子間電圧の低下程度を推定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、より適正に電圧用閾値を設定することができる。

また、本発明の車両において、前記機関始動手段は、前記内燃機関の出力軸をモータリング可能な手段であり、前記機関始動制御手段は、前記内燃機関を始動するときには前記内燃機関の出力軸がモータリングされるよう前記機関始動手段を制御する手段であるものとすることもできる。こすうれば、内燃機関を始動する際に内燃機関の出力軸のモータリングに伴って蓄電手段の電力が消費されるときでも、より適正な制御を行なうことができる。この場合において、前記機関始動手段は、車軸に接続された駆動軸と前記内燃機関の出力軸とに接続され電力と動力の入出力により該駆動軸への動力の入出力を伴って該内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段を備える手段であり、前記電動機は、前記駆動軸に動力を入出力する電動機であるものすることもできる。こうした電力動力入出力手段を備える場合において、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸とに接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段であるものとすることもできる。こうした電力動力出力手段が３軸式動力入出力手段と発電機とを備える場合において、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を備え、前記電圧低下推定手段は、車速が高いほど小さくなる傾向に前記端子間電圧の低下程度を推定する手段であり、前記閾値設定手段は、前記推定された端子間電圧の低下程度が小さくなるほど低くなる傾向に前記電圧用閾値を設定する手段であり、前記機関始動制御手段は、前記検出された端子間電圧が前記設定された電圧用閾値未満に至るまでは前記内燃機関の運転停止を継続すると共に前記設定された要求駆動力に基づく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発電機と前記電動機とを制御し、前記検出された端子間電圧が前記設定された電圧用閾値未満に至ったときには前記内燃機関の出力軸がモータリングされて始動されると共に前記発電機の回転数の変化に基づいて前記駆動軸に出力される駆動力と前記発電機から前記駆動軸へ出力される駆動力と前記電動機から前記駆動軸に出力される駆動力との和の駆動力により前記設定された要求駆動力に基づく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発電機と前記電動機とを制御する手段であるものとすることもできる。検出された端子間電圧が設定された電圧用閾値未満に至ったときには内燃機関の出力軸がモータリングされて始動されると共に発電機の回転数の変化に基づいて駆動軸に出力される駆動力とモータリング手段から駆動軸へ出力される駆動力と電動機から駆動軸に出力される駆動力との和の駆動力により設定された要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する。このとき、発電機の回転数の変化に基づいて駆動軸に出力される駆動力によっては電動機から回生制動力が出力されることがあるが、車速が高くなるほど電動機の回転数が高くなり電動機の発電電力が大きくなるため、蓄電手段の端子間電圧の低下程度が小さくなると考えられる。したがって、車速が高くなるほど小さくなる傾向に電圧用閾値を設定することにより、電圧用閾値をより適正な値に設定することができ、内燃機関を始動する際により適正なタイミングで始動することができる。

本発明の車両の制御方法は、
内燃機関と電動機とを搭載し、前記内燃機関の始動に用いられる機関始動手段と、前記電動機および前記機関始動手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、該蓄電手段の端子間電圧を検出する電圧検出手段とを備え、少なくとも前記電動機からの動力を用いて走行可能な車両の制御方法であって、
前記蓄電手段の端子間電圧の低下程度を推定し、
前記推定された端子間電圧の低下程度に基づいて前記内燃機関を始動するための電圧用閾値を設定し、
前記内燃機関を運転停止している状態のときに、前記検出された端子間電圧が前記設定された電圧用閾値未満に至るまでは前記内燃機関の運転停止を継続するよう前記内燃機関と前記機関始動手段とを制御し、前記検出された端子間電圧が前記設定された電圧用閾値未満に至ったときには前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関と前記機関始動手段とを制御する
ことを要旨とする。

この本発明の車両の制御方法では、蓄電手段の端子間電圧の低下程度を推定し、推定された端子間電圧の低下の程度に基づいて内燃機関を始動するための電圧用閾値を設定する。そして、内燃機関を運転停止している状態のときに、検出された端子間電圧が設定された電圧用閾値未満に至るまでは内燃機関の運転停止を継続するよう内燃機関と機関始動手段とを制御し、検出された端子間電圧が設定された電圧用閾値未満に至ったときには内燃機関が始動されるよう内燃機関と機関始動手段とを制御する。蓄電手段の端子間電圧の低下程度を推定して、推定された端子間電圧の低下程度に基づいて内燃機関を始動するための電圧用閾値を設定するから、予め決められた値を電圧用閾値として用いるもの比して内燃機関をより適正なタイミングで始動することができると共に内燃機関を始動する際に電力の消費に伴って蓄電手段の端子間電圧が蓄電手段の下限電圧を下回るのを抑制することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、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、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５０ａ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，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。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために電流センサ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）を演算したり、演算した残容量（ＳＯＣ）と電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。図３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４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。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖ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実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。

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の動作について説明する。図５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、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に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，エンジン２２の回転数Ｎｅ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ，端子間電圧Ｖｂ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はクランクポジションセンサ１４０からの信号に基づいて演算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されたモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて演算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。さらに、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。そして、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂは、電圧センサ５０ａにより検出されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。

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

続いて、設定した要求パワーＰｅ＊とモータ走行を開始する閾値Ｐｒｅｆとを比較して（ステップＳ１２０）、要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以下であるときには、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの動力を出力するモータ運転モードでエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御すべきと判断して、続いて、エンジン２２が運転停止中であるか否かを調べる（ステップＳ１３０）。エンジン２２が運転中であるときには、エンジン２２を停止すべきと判断して、エンジン２２を停止するようエンジンＥＣＵ２４に停止指示を送信して（ステップＳ１４０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する（ステップＳ１８０）。ステップＳ１４０の処理で送信された停止指示を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２における燃料噴射制御や点火制御を停止する処理を実行する。

一方、エンジン２２が運転停止中であるときには、エンジン２２が後述するエンジン始動制御中であるか否かを調べる（ステップＳ１５０）。エンジン２２が始動制御中でないときには、車速Ｖと残容量ＳＯＣとに基づいてエンジン２２を始動するか否かを判定するバッテリ５０の端子間電圧の閾値としての電圧用閾値Ｖｒｅｆを設定する（ステップＳ１６０）。電圧用閾値Ｖｒｅｆの設定方法については、後述する。

続いて、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂと電圧用閾値Ｖｒｅｆとを比較すると共に（ステップＳ１７０）他のモータ運転モードでの制御を継続して走行するモータ走行条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ１７５）。ここで、モータ走行条件としては、バッテリ５０の残容量ＳＯＣモータ走行を継続可能な残容量の閾値より高いなどの条件を含む。バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが電圧用閾値Ｖｒｅｆ以上であると共にモータ走行条件が成立しているときには（ステップＳ１７０，Ｓ１７５）、モータ走行を継続できると判断して、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する（ステップＳ１８０）。

こうしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定したら、要求トルクＴｒ＊を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したものをモータ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として次式（１）により計算する（ステップＳ１９０）。

Tm2tmp=Tr*/Gr (1)

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の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと設定したトルク指令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Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを次式（２）および次式（３）により計算して（ステップＳ２８０）、計算した仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（４）によりトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２９０）。

Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (2)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (3)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (4)

こうしてモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、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Ｓ３００）、駆動制御ルーチンを終了する。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。こうした制御により、モータ走行条件が成立していてバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが電圧用閾値Ｖｒｅｆ以上であるときには、エンジン２２の運転を停止した状態でモータＭＧ２からバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力して走行することができる。

こうしてモータ運転モードで制御をしている最中に、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが電圧用閾値Ｖｒｅｆ未満となったり（ステップＳ１７０）、モータ走行条件が成立しなくなったときには（ステップＳ１７５）、エンジン２２を始動する必要があると判断して、エンジン２２を始動するためのエンジン始動制御を実行する。エンジン始動制御は、まず、エンジン２２のトルクマップとエンジン２２の始動開始からの経過時間ｔとに基づいてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する。（ステップＳ２００）。エンジン２２の始動時にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定するトルクマップの一例とエンジン２２の回転数Ｎｅの変化の様子の一例とを図６に示す。実施例のトルクマップは、エンジン２２の始動指示がなされた時間ｔ１１の直後からレート処理を用いて比較的大きなトルクをトルク指令Ｔｍ１＊に設定してエンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に増加させる。エンジン２２の回転数Ｎｅが共振回転数帯を通過したか共振回転数帯を通過するのに必要な時間以降の時間ｔ１２にエンジン２２を安定して点火開始回転数Ｎｒｅｆ以上でモータリングすることができるトルクをトルク指令Ｔｍ１＊に設定し、電力消費や駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにおける反力を小さくする。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが回転数Ｎｒｅｆに至った時間ｔ１３からレート処理を用いてトルク指令Ｔｍ１＊を値０とし、エンジン２２の完爆が判定された時間ｔ１５から発電用のトルクをトルク指令Ｔｍ１＊に設定する。ここで、点火開始回転数Ｎｒｅｆは、エンジン２２の燃料噴射制御や点火制御を開始する回転数である。

こうしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定したら、エンジン２２の回転数Ｎｅと点火開始回転数Ｎｒｅｆとを比較する（ステップＳ２１０）。回転数Ｎｅが点火開始回転数Ｎｒｅｆ未満のときには、要求トルクＴｒ＊と設定したトルク指令Ｔｍ１＊からモータＭＧ１の回転数変化に伴うイナーシャトルクＴｉを減じて動力分配統合機構３０のギヤ比ρで除したものとの和のトルクを減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したものとしてモータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクＴｍ２ｔｍｐを次式（５）により計算し（ステップＳ２３０）、計算した仮トルクＴｍ２ｔｍｐを前述の式（４）によりトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２８０，Ｓ２９０）。ここで、式（５）は、図７の共線図から容易に導くことができる。なお、図７の共線図におけるＲ軸上の２つの太線矢印で示すトルクは、モータＭＧ１から出力されるトルクからイナーシャトルクＴｉを減じたものがリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとモータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２＊が減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとである。

Tm2tmp=(Tr*+(Tm1*-Ti)/ρ)/Gr (5)

仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを設定すると、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２８０〜Ｓ３００）、本ルーチンを終了し、こうしてエンジン２２を始動する制御を行なっている間は（ステップＳ１５０）、Ｓ１００〜Ｓ１３０，Ｓ１５０，ステップＳ２００〜Ｓ２３０，Ｓ２８０〜Ｓ３００の処理を繰り返す。こうした制御により、モータＭＧ１でエンジン２２をモータリングすると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力して走行する。

こうしてエンジン２２をモータリングしてエンジン２２の回転数Ｎｅが点火開始回転数Ｎｒｅｆ以上になったときには（ステップＳ２１０）、エンジン２２における燃料噴射制御や点火制御を開始するよう制御信号をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に（ステップＳ２２０）設定したトルク指令Ｔｍ１＊に基づいてバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２３０，Ｓ２８０〜Ｓ３００）、本ルーチンを終了する。こうした制御により、モータＭＧ１でエンジン２２をモータリングしてエンジン２２を始動すると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力して走行する。

ここで、ステップＳ１６０の処理における電圧用閾値Ｖｒｅｆの設定方法について説明する。電圧用閾値Ｖｒｅｆは、車速Ｖとバッテリ５０の残容量ＳＯＣと電圧用閾値Ｖｒｅｆとの関係を予め定めて電圧用閾値設定用マップとしてＲＯＭ２４ｂやデータ７４に記憶しておき、車速Ｖとバッテリ５０の残容量ＳＯＣとが与えられると記憶したマップから対応する電圧用閾値Ｖｒｅｆを導出して設定するものとした。図８に電圧用閾値設定用マップの一例を示す。電圧用閾値Ｖｒｅｆは、バッテリ５０から電力を取り出せなくなる下限電圧よりエンジン２２をモータリングを開始してからエンジン２２の始動が終了するまでのバッテリ５０の端子間電圧の低下量と推定される電圧分だけ高い電圧として設定され、図示すように、残容量ＳＯＣが大きくなるほど小さくなる傾向に、且つ、車速Ｖが大きくなるほど小さくなる傾向に設定するものとし、例えば、バッテリ５０の下限電圧が２００［Ｖ］のときには２６０［Ｖ］〜２９０［Ｖ］程度の範囲で設定されるものとする。つまり、電圧用閾値設定用マップでは、車速Ｖや残容量ＳＯＣにより推定されるエンジン２２を始動する際のバッテリ５０の端子間電圧の低下量を予め求めておき、求めた低下量に基づいてエンジン２２を始動する際にバッテリ５０の端子間電圧が下限電圧を下回らないよう車速Ｖと残容量ＳＯＣと電圧用閾値Ｖｒｅｆとが関係づけられているのである。ここで、電圧用閾値Ｖｒｅｆを残容量ＳＯＣが大きくなるほど小さくなる傾向に設定したのは、エンジン２２のモータリングを開始する際の残容量ＳＯＣが大きいほどエンジン２２のモータリングを開始してからエンジン２２の始動が完了するまでのバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂの低下量が小さいと推定されるため、残容量ＳＯＣが小さいときに比して電圧用閾値Ｖｒｅｆを小さく設定してもバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが下限電圧以下にならないためである。また、電圧用閾値Ｖｒｅｆを車速Ｖが大きくなるほど小さくなる傾向に設定したのは、以下の理由に基づく。図９に例示するように、車速Ｖが比較的高い場合には、モータＭＧ１で発電をしながらモータＭＧ２で電力を消費する状態となる。こうした状態では、モータＭＧ２から出力されるトルクを上述した式（５）の仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとして考えると、モータＭＧ２での消費電力（Ｔｍ２ｔｍｐ・Ｎｍ２）にモータＭＧ１の消費電力（Ｔｍ１・Ｎｍ１、モータＭＧ１が発電している場合を考えると負の値になる）を加えた車両全体の消費電力Ｐは、次式（６）に示すようになる。ここで、要求トルクＴｒ＊は図５に例示したようにアクセル開度Ａｃｃが一定だとすると車速Ｖが高くなるほど小さくなる傾向に設定され、トルク指令Ｔｍ１＊は車速Ｖに拘わらず図７に例示したマップを用いて設定され、イナーシャトルクＴｉは車速Ｖに関わらずほぼ一定である。したがって、消費電力Ｐは、全体として車速Ｖが大きくなるほど小さなると推定され、エンジン２２のモータリングを開始する際の車速Ｖが大きいほどエンジン２２のモータリングを開始してからエンジン２２の始動が完了するまでのバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂの低下量が小さいと推定されるため、車速Ｖが小さいときに比して電圧用閾値Ｖｒｅｆを小さく設定してもバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが下限電圧以下にならない。このように、車速Ｖや残容量ＳＯＣに基づいて推定されるバッテリ５０の端子間電圧の低下量に基づいて電圧用閾値Ｖｒｅｆを設定することにより、より適正なタイミングでエンジン２２を始動することができる。

P=(Tr*-Ti/ρ)/Gr・Nm2+Tm1*/ρ・Ne・(1+ρ) (6)

要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆより大きいときには（ステップＳ１２０）、エンジン２２からの動力を用いて走行するトルク変換運転モードや充放電運転モードでエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を運転制御する必要があると判断して、エンジン２２が運転されていなければ（ステップＳ２４０）、ステップＳ２００〜Ｓ２３０，Ｓ２８０〜Ｓ３００の処理を実行してエンジン２２を始動し、エンジン２２が運転中であるときには、設定した要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２を効率よく運転する運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し（ステップＳ２５０）、続いて、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（７）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＊と入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（８）によりモータＭＧ１が回転数Ｎｍ１＊で回転するようモータＭＧ１から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ２７０）。図１０は、エンジン２２からパワーを出力している状態で走行しているときの動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。なお、式（８）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（８）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/ρ (7)
Tm1*=ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (8)

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、要求トルクＴｒ＊にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を動力分割機構３０のギヤ比ρで除したものを加えて減速ギヤＧｒのギヤ比で除したものを次式（９）により求めて仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとして設定する（ステップＳ２７０）。ここで、式（９）は、図１０に例示した共線図から容易に導くことができる。こうして、仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを設定すると、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定して（ステップＳ２８０，Ｓ２９０）、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に、設定したモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ３００）、本ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などの制御を行なう。こうした制御により、こうした制御により、エンジン２２の始動後は、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２を効率よく運転して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力して走行することができる。

Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (9)

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、運転停止しているエンジンを始動する際に車速Ｖと残容量ＳＯＣとに基づいてエンジン２２のモータリングを開始してからエンジン２２の始動が完了するまで（エンジン２２の運転開始まで）のバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂの低下量を推定してエンジン２２を始動するための閾値としての電圧用閾値Ｖｒｅｆを設定し、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｒｅｆが設定した電圧用閾値Ｖｒｅｆ未満であるときにはエンジン２２をモータリングして始動するから、バッテリ５０の端子間電圧が下限電圧を下回るのを抑制すると共により適正なタイミングでエンジンを始動することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、車速Ｖや残容量ＳＯＣに基づいてバッテリ５０の端子間電圧の低下量を推定して電圧用閾値を設定するものとしたが、車速Ｖや残容量ＳＯＣとに基づいてバッテリ５０の端子間電圧の低下量を推定するものに限定したものではなく、車速Ｖのみに基づいて端子間電圧の低下量を推定したり残容量ＳＯＣのみに基づいて端子間電圧の低下量を推定したりするものとしてもよい。また、バッテリ５０の電圧の低下量を推定できるものであれば、如何なる状態量に基づいてバッテリ５０の端子間電圧の低下程度を推定するものとしてもよく、例えば、バッテリ５０の温度やバッテリ５０の開放電圧やアクセル開度Ａｃｃなどに基づいてバッテリ５０の低下量を推定するものとしてもよい。この場合において、バッテリ５０の端子間電圧の低下量は、バッテリ５０の温度が高くなるほど大きくなり、バッテリ５０の開放電圧が高くなるほど大きくなり、アクセル開度Ａｃｃが大きく要求トルクＴｒ＊が大きくなるほど大きく傾向になると推定されることから、電圧用閾値Ｖｒｅｆは、バッテリ５０の温度が高くなるほど、バッテリ５０の開放電圧が高くなるほど、アクセル開度が小さくなるほど小さくなる傾向に設定するものとするのが望ましい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、車速Ｖと残容量ＳＯＣとに基づいて予めバッテリ５０の端子間電圧の低下量を求めておくものとしたが、低下量を予め求めておくものに限定したものではなく、車速Ｖや残容量ＳＯＣに対するバッテリ５０の端子間電圧の低下の傾向に基づいてバッテリ５０の端子間電圧の低下程度を推定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、図８に例示した電圧用閾値設定用マップを用いて車速Ｖや残容量ＳＯＣに基づいて電圧用閾値Ｖｒｅｆを設定するものとしたが、エンジン２２を始動するたびにエンジン２２の始動時の車速Ｖ，残容量ＳＯＣとエンジン２２を始動してから始動が終了するまでのバッテリ５０の端子間電圧の電圧低下量を学習してて、バッテリ５０の下限電圧に学習した電圧低下量を加えたものを図８に例示したエンジン２２の始動時の車速Ｖ，残容量ＳＯＣに対応する電圧用閾値Ｖｒｅｆとして設定されれば、より適正に電圧用閾値Ｖｒｅｆを設定することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの動力でモータ走行しているときに、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが閾値Ｖｒｅｆ以上であるときにはモータ走行を継続し、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが閾値Ｖｒｅｆ未満であるときにエンジン２２を始動する制御を実行するものとしたが、こうした制御を実行するのはモータ走行しているときに限定したものではなく、エンジン２２の運転を停止した状態であるがモータＭＧ２からの動力を用いて走行していない状態のときにこうした制御を実行するものとしてもよい。この場合には、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが閾値Ｖｒｅｆ以上であるときにはエンジン２２の運転停止を継続し、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが閾値Ｖｒｅｆ未満であるときにエンジン２２を始動する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、モータＭＧ１を用いてエンジン２２をモータリングするものとしたが、モータＭＧ１とは別にエンジン２２の始動専用のスタータモータを備え、こうしたスタータモータを用いてエンジンを始動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、減速ギヤ３５を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を取り付けるものとしたが、リングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を直接取り付けるものとしてもよいし、減速ギヤ３５に代えて２段変速や３段変速，４段変速などの変速機を介してリングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を取り付けるものとしても構わない。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図１１の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図１１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。

実施例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１２の変形例のハイブリッド自動車２２０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２３２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２３４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２３０を備えるものとしてもよい。

実施例では、２つのモータとエンジンとを備える車両に適用ものとしたが、エンジンとモータとを搭載して少なくともモータからの動力を用いて走行可能な車両であれば如何なる車両に適用してもよい。

また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、こうした車両の制御方法の形態としてもよい。

ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とが「機関始動手段」に相当し、バッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、電圧センサ５０ａが「電圧検出手段」に相当し、車速Ｖや残容量ＳＯＣに基づいてバッテリ５０の端子間電圧の低下量を求めるステップＳ１６０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「電圧低下推定手段」に相当し、推定されたバッテリ５０の端子間電圧の低下量に基づいて電圧用閾値Ｖｒｅｆを設定するステップＳ１６０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「閾値設定手段」に相当し、エンジン２２を運転停止しているときにバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが閾値Ｖｒｅｆ以上であるときにエンジン２２の運転停止を継続するステップＳ１３０〜Ｓ１７０，Ｓ３００の処理やエンジン２２を運転停止しているときにバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが閾値Ｖｒｅｆ未満に至ったときにはエンジン２２を始動するためにエンジン２２をモータリングするトルクをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定してモータＥＣＵ４０に送信する処理やエンジンＥＣＵ２４に燃料噴射制御指示や点火制御指示を送信するステップＳ１３０，Ｓ１５０〜Ｓ１７０，Ｓ２００〜Ｓ２３０，Ｓ２８０〜Ｓ３００の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０とエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御を実行するエンジンＥＣＵ２４とトルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動するようインバータ４１を制御するモータＥＵＣ４０とが「機関始動制御手段」に相当する。また、エンジン２２を運転停止しているときにバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが閾値Ｖｒｅｆ以上であるときに要求トルクＴｒ＊に基づくトルクがモータＭＧ２から出力されるようモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信するステップＳ１８０，Ｓ１９０，ステップＳ２８０〜Ｓ３００の処理やエンジン２２を運転停止しているときにバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが閾値Ｖｒｅｆ未満に至ったときには要求トルクＴｒ＊に基づくトルクがモータＭＧ２から出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信するステップＳ２３０，Ｓ２８０〜Ｓ３００の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０とトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動するようインバータ４２を制御するモータＥＵＣ４０とも「機関始動制御手段」に相当する。さらに、エンジン２２を始動するたびにエンジン２２の始動時の車速Ｖ，残容量ＳＯＣとエンジン２２を始動してから始動が終了するまでのバッテリ５０の端子間電圧の電圧低下量を検出して学習するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「学習手段」に相当する。さらに、動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とが「電力動力入出力手段」に相当する。そして、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、対ロータ電動機２３０も「電力動力入出力手段」に相当する。ここで、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、駆動軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「機関始動手段」としては、動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とからなる組み合わせに限定されるものではなく、エンジンのクランクシャフトをモータリングするスタータモータなど、内燃機関の始動に用いられるものであれば如何なるものとしても構わない。「蓄電手段」としては、二次電池としてのバッテリ５０に限定されるものではなく、キャパシタなど、電動機および機関始動手段と電力のやりとりが可能であれば如何なるものとしても構わない。「電圧検出手段」としては、電圧センサ５０ａに限定されるものではなく、蓄電手段の端子間電圧を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「電圧低下程度推定手段」は、車速Ｖや残容量ＳＯＣに基づいてバッテリ５０の端子間電圧の低下量を推定するものに限定されるものではなく、車速Ｖのみに基づいて端子間電圧の低下量を推定するものや残容量ＳＯＣのみに基づいて端子間電圧の低下量を推定するもの，アクセル開度Ａｃｃやバッテリ５０の開放電圧，バッテリ５０の温度に基づいて端子間電圧の低下量を推定するものなど、蓄電手段の端子間電圧の低下程度を推定するものであれば如何なるものとしても構わない。「閾値設定手段」は、推定された端子間電圧の低下程度に基づいて内燃機関を始動するための電圧用閾値を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「機関始動制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「機関始動制御手段」としては、エンジン２２を運転停止しているときにバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが閾値Ｖｒｅｆ以上であるときにエンジン２２の運転を停止した状態を継続してモータＭＧ２からの動力で走行し、エンジン２２を運転停止しているときにバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが閾値Ｖｒｅｆ未満に至ったときにはエンジン２２の始動をするものに限定されるものではなく、内燃機関を運転停止している状態のときに、検出された端子間電圧が前記設定された電圧用閾値未満に至るまでは内燃機関の運転停止を継続するよう内燃機関と機関始動手段とを制御し、検出された端子間電圧が設定された電圧用閾値未満に至ったときには内燃機関が始動されるよう内燃機関と機関始動手段とを制御するものであれば如何なるものとしても構わない。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「３軸式動力入出力手段」としては、上述の動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて４以上の軸に接続されるものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる差動作用を有するものなど、駆動軸と出力軸と発電機の回転軸との３軸に接続され３軸のうちのいずれかに軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するものであれば如何なるものとしても構わない。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、自動車の製造業等に利用可能である。

本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 バッテリ５０における電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示す説明図である。 バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す説明図である。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される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。 エンジン２２の始動時にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定するトルクマップの一例とエンジン２２の回転数Ｎｅの変化の様子の一例とを示す説明図である。 エンジン２２を始動しているときの動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。 電圧用閾値設定用マップの一例を示す説明図である。 車速Ｖが比較的高い状態でエンジン２２を始動しているときの動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。 エンジン２２からパワーを出力している状態で走行しているときの動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 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。

符号の説明

２０，１２０，２２０ 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 ＣＰＵ、２４ｂ ＲＯＭ、２４ｃ 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、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、５０ａ 電圧センサ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、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、１３０ 点火プラグ、１３２ ピストン、１３４ 浄化装置、１３６，スロットルモータ、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、１４３ 圧力センサ、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 エアフローメータ、１４９ 温度センサ、１５０ 可変バルブタイミング機構、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ ２３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (12)

1. 内燃機関と電動機とを搭載し、少なくとも前記電動機からの動力を用いて走行可能な車両であって、
   前記内燃機関の始動に用いられる機関始動手段と、
   前記電動機および前記機関始動手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
   該蓄電手段の端子間電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記蓄電手段の端子間電圧の低下程度を推定する電圧低下程度推定手段と、
   前記推定された端子間電圧の低下程度に基づいて前記内燃機関を始動するための電圧用閾値を設定する閾値設定手段と、
   前記内燃機関を運転停止している状態のときに、前記検出された端子間電圧が前記設定された電圧用閾値未満に至るまでは前記内燃機関の運転停止を継続するよう前記内燃機関と前記機関始動手段とを制御し、前記検出された端子間電圧が前記設定された電圧用閾値未満に至ったときには前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関と前記機関始動手段とを制御する機関始動制御手段と、
   を備える車両。
2. 前記電圧低下推定手段は、車速と前記蓄電手段の状態とアクセル開度とのうちの少なくとも一つに基づいて前記端子間電圧の低下程度を推定する手段である請求項１記載の車両。
3. 前記電圧低下推定手段は、前記蓄電手段の状態として前記蓄電手段の残容量と該蓄電手段の温度と該蓄電手段の開放電圧とのうちの少なくとも一つに基づいて前記端子間電圧の低下程度を推定する手段である請求項２記載の車両。
4. 請求項３記載の車両であって、
   前記電圧低下推定手段は、前記蓄電手段の残容量が大きくなるほど小さくなる傾向に前記端子間電圧の低下程度を推定し、
   前記閾値設定手段は、前記推定された端子間電圧の低下程度が小さくなるほど低くなる傾向に前記電圧用閾値を設定する手段である
   車両。
5. 請求項１ないし４いずれか記載の車両であって、
   前記電圧低下推定手段は、前記アクセル開度が小さくなるほど小さくなる傾向に前記端子間電圧の低下程度を推定する手段であり、
   前記閾値設定手段は、前記推定された端子間電圧の低下程度が小さくなるほど低くなる傾向に前記電圧用閾値を設定する手段である
   車両。
6. 前記機関始動制御手段は、前記内燃機関を運転停止している状態で前記電動機からの動力を用いて走行するモータ走行モードで走行しているときに、前記検出された端子間電圧が前記設定された電圧用閾値未満に至るまでは前記モータ走行モードでの走行が継続するよう前記内燃機関と前記機関始動手段と前記電動機とを制御し、前記検出された端子間電圧が前記設定された電圧用閾値未満に至ったときには前記内燃機関が始動されて走行するよう前記内燃機関と前記機関始動手段と前記電動機とを制御する手段である請求項１ないし５いずれか記載の車両。
7. 請求項１記載の車両であって、
   前記内燃機関が始動する際における前記端子間電圧の電圧低下量を学習する学習手段を備え、
   前記電圧低下推定手段は、前記学習した電圧低下量に基づいて前記端子間電圧の低下程度を推定する手段である
   車両。
8. 請求項１ないし７いずれか記載の車両であって、
   前記機関始動手段は、前記内燃機関の出力軸をモータリング可能な手段であり、
   前記機関始動制御手段は、前記内燃機関を始動するときには前記内燃機関の出力軸がモータリングされるよう前記機関始動手段を制御する手段である
   車両。
9. 請求項８記載の車両であって、
   前記機関始動手段は、車軸に接続された駆動軸と前記内燃機関の出力軸とに接続され電力と動力の入出力により該駆動軸への動力の入出力を伴って該内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段を備える手段であり、
   前記電動機は、前記駆動軸に動力を入出力する電動機である
   車両。
10. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸とに接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段である請求項９記載の車両
11. 請求項１０記載の車両であって、
    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を備え、
    前記電圧低下推定手段は、車速が高いほど小さくなる傾向に前記端子間電圧の低下程度を推定する手段であり、
    前記閾値設定手段は、前記推定された端子間電圧の低下程度が小さくなるほど低くなる傾向に前記電圧用閾値を設定する手段であり、
    前記機関始動制御手段は、前記検出された端子間電圧が前記設定された電圧用閾値未満に至るまでは前記内燃機関の運転停止を継続すると共に前記設定された要求駆動力に基づく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発電機と前記電動機とを制御し、前記検出された端子間電圧が前記設定された電圧用閾値未満に至ったときには前記内燃機関の出力軸がモータリングされて始動されると共に前記発電機の回転数の変化に基づいて前記駆動軸に出力される駆動力と前記発電機から前記駆動軸へ出力される駆動力と前記電動機から前記駆動軸に出力される駆動力との和の駆動力により前記設定された要求駆動力に基づく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発電機と前記電動機とを制御する手段である
    車両。
12. 内燃機関と電動機とを搭載し、前記内燃機関の始動に用いられる機関始動手段と、前記電動機および前記機関始動手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、該蓄電手段の端子間電圧を検出する電圧検出手段とを備え、少なくとも前記電動機からの動力を用いて走行可能な車両の制御方法であって、
    前記蓄電手段の端子間電圧の低下程度を推定し、
    前記推定された端子間電圧の低下程度に基づいて前記内燃機関を始動するための電圧用閾値を設定し、
    前記内燃機関を運転停止している状態のときに、前記検出された端子間電圧が前記設定された電圧用閾値未満に至るまでは前記内燃機関の運転停止を継続するよう前記内燃機関と前記機関始動手段とを制御し、前記検出された端子間電圧が前記設定された電圧用閾値未満に至ったときには前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関と前記機関始動手段とを制御する
    車両の制御方法。

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