JP4876054B2 - 動力出力装置、それを備えた車両および動力出力装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、駆動軸に動力を出力する動力出力装置、それを備えた車両および動力出力装置の制御方法に関する。

従来から、走行用の動力を出力する内燃機関および走行用電動機と、内燃機関を始動させるためのクランキングを実行可能な電動機とを備えたハイブリッド自動車用の動力出力装置として、駆動軸への要求出力に対して設定される内燃機関の運転ポイントや走行用電動機へのトルク指令値に基づいてバッテリの出力要求を計算し、当該出力要求がバッテリの定格出力よりも大きいときには、出力要求がバッテリの残容量およびバッテリ温度に基づいて設定される瞬時出力以下となるように走行用電動機のトルク指令値を修正するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この動力出力装置では、出力可能時間に限って設定された運転ポイントで内燃機関が運転制御されると共に設定または修正されたトルク指令値に基づいて走行用電動機が駆動制御される。これにより、バッテリの出力制限を定格出力に制限するものに比べて、バッテリの性能を充分に発揮させると共にバッテリひいては装置の小型化を図ることが可能となる。また、この種の動力出力装置としては、アクセル開度が閾値以上であって前回の超過出力処理から所定時間が経過している場合や、走行用電動機からの動力による走行中に内燃機関を始動すべき場合であって前回の超過出力処理から所定時間が経過している場合に、バッテリの定格出力に所定の超過出力分を加えた値をバッテリの出力制限として設定するものも知られている（例えば、特許文献２参照）。この動力出力装置では、バッテリの性能を充分に発揮させると共に、超過出力の要求の要因に応じた間隔で超過出力分を設定することにより、バッテリをより適正に保護することが可能となる。
特開２００２−０５８１１３号公報 特開２００６−２９６１８３号公報

ところで、上述のような動力出力装置に備えられる蓄電手段としてのバッテリは、一般に、劣化することなくその性能を充分に発揮し得る電圧範囲の下限である下限電圧を有するものであるが、バッテリの中には、高電流での放電が継続されると出力電圧が下限電圧に達していなくても劣化し始めてしまうものもある。このため、バッテリの劣化を抑制するためには、下限電圧を遵守すると共に必要に応じてバッテリからの放電を制限して電流を低下させることが必要となるが、このようにバッテリからの放電が制限されているときに、上述のような一時的なバッテリからの超過出力を必要以上に許容したのでは、却って蓄電手段の劣化を促進させてしまうおそれがある。

そこで、本発明は、蓄電手段からの電力をより適正に利用しつつ、蓄電手段の劣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、それを備えた車両および動力出力装置の制御方法は、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、
前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
前記内燃機関を始動させるためのクランキングを実行可能な電動クランキング手段と、
前記電動機および前記電動クランキング手段と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
前記蓄電手段を流れる電流の値に基づいて、所定の基準値を超えたときに前記蓄電手段の劣化が開始されることを示す劣化ファクターを算出する劣化ファクター算出手段と、
前記蓄電手段の状態に基づいて前記蓄電手段の放電に許容される電力である放電許容電力を設定する放電許容電力設定手段と、
前記算出された劣化ファクターが前記基準値よりも小さい所定の制限開始閾値以上であるときに、該劣化ファクターが前記基準値以下になるように前記放電許容電力設定手段により設定された放電許容電力を制限する放電制限手段と、
前記算出された劣化ファクターが前記制限開始閾値未満であるときに少なくとも前記内燃機関の始動に際してなされる所定の超過出力要求がなされた場合には、前記放電許容電力設定手段により設定された放電許容電力を一時的に増加させると共に、前記算出された劣化ファクターが前記制限開始閾値以上であるときに前記超過出力要求がなされた場合には、前記内燃機関の始動時にのみ前記放電制限手段により制限された放電許容電力を一時的に増加させる放電許容電力増加手段と、
前記蓄電手段から放電される電力が前記放電許容電力の範囲内に収まるようにしながら前記内燃機関と前記電動機と前記電動クランキング手段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、劣化ファクター算出手段が蓄電手段を流れる電流の値に基づいて所定の基準値を超えたときに蓄電手段の劣化が開始されることを示す劣化ファクターを算出する。また、放電許容電力設定手段は、蓄電手段の状態に基づいて当該蓄電手段の放電に許容される電力である放電許容電力を設定し、放電制限手段は、劣化ファクター算出手段により算出された劣化ファクターが上記基準値よりも小さい所定の制限開始閾値以上であるときに、劣化ファクターが基準値以下になるように放電許容電力設定手段により設定された放電許容電力を制限する。そして、劣化ファクター算出手段により算出された劣化ファクターが制限開始閾値未満であるときに少なくとも内燃機関の始動に際してなされる所定の超過出力要求がなされた場合には、放電許容電力設定手段により設定された放電許容電力が一時的に増加させられると共に、蓄電手段から放電される電力が放電許容電力の範囲内に収まるようにしながら内燃機関と電動機と電動クランキング手段とが制御される。また、劣化ファクター算出手段により算出された劣化ファクターが制限開始閾値以上であるときに超過出力要求がなされた場合には、内燃機関の始動時にのみ放電制限手段により制限された放電許容電力が一時的に増加させられると共に、蓄電手段から放電される電力が放電許容電力の範囲内に収まるようにしながら内燃機関と電動機と電動クランキング手段とが制御される。このように、劣化ファクターが制限開始閾値未満であって放電制限手段により放電許容電力が制限されていないときには、超過出力要求に応じて放電許容電力を一時的に増加させることにより、蓄電手段を劣化させることなく当該蓄電手段からの電力を有効に利用して動力出力装置から応答性よく動力を得ることが可能となる。また、劣化ファクターが制限開始閾値以上であって放電制限手段により放電許容電力が制限されているときには、内燃機関の始動要求に伴う超過出力要求がなされた場合にのみ放電許容電力を一時的に増加させることにより、本来（一時的増加前）の放電許容電力を超えた蓄電手段からの超過出力を必要最小限として高電流での放電の継続に起因した蓄電手段の劣化を抑制することが可能となる。更に、放電制限手段により放電許容電力が制限されているときに、内燃機関の始動要求がなされた場合にのみ放電許容電力を一時的に増加させることにより、始動要求に応じて内燃機関を良好に始動させることが可能となり、内燃機関の始動後には、要求される動力を確保しつつ蓄電手段からの放電を抑制して電流を低下させ、それにより放電の継続に起因した蓄電手段の劣化を抑制することが可能となる。従って、この動力出力装置では、蓄電手段からの電力をより適正に利用しつつ、蓄電手段の劣化を抑制することが可能となる。

また、前記放電許容電力増加手段は、前記放電許容電力を一時的に増加させる際に、該放電許容電力を所定時間だけ所定量増加させるものであってもよい。これにより、蓄電手段の劣化を抑制しつつ、本来（一時的増加前）の放電許容電力を超えた蓄電手段からの超過出力をより適正なものとすることが可能となる。

更に、前記超過出力要求は、前記駆動軸に対する駆動力の要求度合が所定度合以上であるときになされるものであってもよい。これにより、劣化ファクターが制限開始閾値未満であって放電制限手段により放電許容電力が制限されていないときには、内燃機関の始動時や駆動軸に対する駆動力の要求度合が高いときに、本来（一時的増加前）の放電許容電力を超えた蓄電手段からの超過出力を許容して動力出力装置から応答性よく動力を得ることが可能となる。

また、前記放電制限手段は、前記算出された劣化ファクターと前記制限開始閾値との偏差が大きいほど前記放電許容電力を小さくするものであってもよい。これにより、蓄電手段からの放電をより適正に制限することが可能となる。

更に、前記劣化ファクターは、前記蓄電手段を流れる電流の積算値に基づく値であってもよい。これにより、劣化ファクターを、蓄電手段の劣化度合をより適正に示すものとして算出することが可能となる。

また、前記電動クランキング手段は、前記駆動軸と前記内燃機関の機関軸とに接続されて電力と動力との入出力を伴って前記内燃機関の動力の少なくとも一部を前記駆動軸側に出力すると共に前記蓄電手段と電力をやり取り可能な電力動力入出力手段であってもよい。更に、前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能な発電用電動機と、前記駆動軸と前記内燃機関の前記機関軸と前記発電用電動機の回転軸との３軸に接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する３軸式動力入出力手段とを含むものであってもよい。

そして、前記蓄電手段は、リチウムイオン二次電池であってもよい。すなわち、リチウムイオン二次電池は、高電流での放電が継続されると出力電圧が下限電圧に達していなくても劣化し始めてしまうという特性を有するものである。従って、本発明は、リチウムイオン二次電池を蓄電手段として備える動力出力装置に極めて好適なものとなる。ただし、劣化ファクターは、リチウムイオン二次電池以外の例えばニッケル水素二次電池といった他の形式の蓄電手段についても算出可能であるから、本発明による動力出力装置は、リチウムイオン二次電池以外の他の形式の蓄電手段を備えるものとされてもよいことはいうまでもない。

本発明による車両は、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。この車両では、蓄電手段の劣化を抑制しつつ、蓄電手段からの電力をより適正に利用可能にすることができる。

本発明による動力出力装置の制御方法は、
駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、前記内燃機関を始動させるためのクランキングを実行可能な電動クランキング手段と、前記電動機および前記電動クランキング手段と電力をやり取り可能な蓄電手段と、前記蓄電手段の状態に基づいて前記蓄電手段の放電に許容される電力である放電許容電力を設定する放電許容電力設定手段とを備えた動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）前記蓄電手段を流れる電流の値に基づいて、所定の基準値を超えたときに前記蓄電手段の劣化が開始されることを示す劣化ファクターを算出するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）にて算出された劣化ファクターが前記基準値よりも小さい所定の制限開始閾値以上であるときに、該劣化ファクターが前記基準値以下になるように前記放電許容電力設定手段により設定された放電許容電力を制限するステップと、
（ｃ）ステップ（ａ）にて算出された劣化ファクターが前記制限開始閾値未満であるときに少なくとも前記内燃機関の始動に際してなされる所定の超過出力要求がなされた場合には、前記放電許容電力設定手段により設定された放電許容電力を一時的に増加させると共に、前記算出された劣化ファクターが前記制限開始閾値以上であるときに前記超過出力要求がなされた場合には、前記内燃機関の始動時にのみ前記放電制限手段により制限された放電許容電力を一時的に増加させるステップと、
（ｄ）前記蓄電手段から放電される電力が前記放電許容電力の範囲内に収まるようにしながら前記内燃機関と前記電動機と前記電動クランキング手段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、劣化ファクターが制限開始閾値未満であって放電許容電力が制限されていないときには、超過出力要求に応じて放電許容電力を一時的に増加させることにより、蓄電手段を劣化させることなく当該蓄電手段からの電力を有効に利用して動力出力装置から応答性よく動力を得ることが可能となる。また、劣化ファクターが制限開始閾値以上であって放電許容電力が制限されているときには、内燃機関の始動要求に伴う超過出力要求がなされた場合にのみ放電許容電力を一時的に増加させることにより、本来（一時的増加前）の放電許容電力を超えた蓄電手段からの超過出力を必要最小限として高電流での放電の継続に起因した蓄電手段の劣化を抑制することが可能となる。更に、劣化ファクターに基づいて放電許容電力が制限されているときに、内燃機関の始動要求がなされた場合にのみ放電許容電力を一時的に増加させることにより、始動要求に応じて内燃機関を良好に始動させることが可能となり、内燃機関の始動後には、要求される動力を確保しつつ蓄電手段からの放電を抑制して電流を低下させ、それにより放電の継続に起因した蓄電手段の劣化を抑制することが可能となる。従って、この方法によれば、蓄電手段からの電力をより適正に利用しつつ、蓄電手段の劣化を抑制することが可能となる。

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、本発明の一実施例に係る車両としての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に取り付けられた減速ギヤ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ている。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う遊星歯車機構として構成されている。機関側回転要素としてのキャリア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、車軸側回転要素としてのリングギヤ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、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およびモータ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ることになり、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。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。また、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、実施例ではリチウムイオン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５３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に設置された電流センサ５５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５６からのバッテリ温度Ｔｂ等が入力される。また、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やエンジンＥＣＵ２４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５５により検出された充放電電流Ｉｂ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＊を設定したり、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電力である充電許容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放電許容電力としての出力制限Ｗｏｕｔとを設定したりする。ここで、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、基本的に、それぞれのバッテリ温度Ｔｂに基づく値（温度依存値）にバッテリ５０の残容量ＳＯＣに基づく入力制限用補正係数または出力制限用補正係数を乗じることにより設定可能である。また、出力制限Ｗｏｕｔについては、実施例では、温度依存値と出力制限用補正係数の積である出力制限ベース値Ｗｏｕｔｂを求めた上で、出力制限ベース値Ｗｏｕｔｂを適宜補正して最終的な出力制限Ｗｏｕｔを設定することとしている。図２にバッテリ温度Ｔｂと出力制限の温度依存値との関係の一例を示し、図３にバッテリ５０の残容量ＳＯＣと出力制限用補正係数との関係の一例を示す。

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、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が計算され、この要求トルクに対応する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から要求に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するように運転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。実施例では、例えばエンジン２２の冷却水温が第１の所定温度（例えば、５５℃〜６５℃）以上であり、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが所定の管理領域内にあり、かつアクセルペダル８３の踏み込み量に応じて設定される車両要求パワーが第１の閾値Ｐｒｅｆ１（例えば、２ｋＷ〜１０ｋＷ）未満になるとエンジン２２の自動停止条件が成立し、エンジン２２が自動停止されてトルク変換運転モードまたは充放電運転モードからモータ運転モードへと移行する。また、モータ運転モードのもとで例えばアクセルペダル８３の踏み込みに応じて設定される要求パワーが第１の始動閾値よりも大きな第２の閾値Ｐｒｅｆ２（例えば、４〜１５ｋＷ）以上となったとき等にエンジン２２の自動始動条件が成立し、モータＭＧ１によるクランキングを伴うエンジン始動処理が実行されることにより、停止されているエンジン２２が再始動されることになる。

ところで、実施例のハイブリッド自動車２０に搭載されたバッテリ５０は、リチウムイオン二次電池であるが、リチウムイオン二次電池に関しては、高電流での放電が継続された場合に、端子間電圧Ｖｂが電池性能を充分に発揮し得る電圧範囲の下限である下限電圧に達していなくても劣化し始めてしまうことが判明している。すなわち、リチウムイオン二次電池は、比較的高い（一定の）電流値での放電が継続された場合、図４に示すように、あるタイミングから端子間電圧Ｖｂが時間の経過と共に比較的急峻に低下するという特性を有する。これを踏まえて、実施例では、端子間電圧Ｖｂが時間の経過と共に比較的急峻に低下するようになるタイミング（劣化開始タイミング）からバッテリ５０の劣化が始まると仮定すると共に、次式（１）の微分方程式により表される劣化ファクターＤが所定の基準値を上回らなければ劣化開始タイミングが到来しないものと仮定することとした。ここで、式（１）の両辺のラプラス変換をとれば、次式（２）に示す伝達関数を得ることができる。ただし、式（１）および（２）における“α”および“β”は、何れもバッテリ温度Ｔｂと残容量ＳＯＣとに依存するパラメータである。そして、式（２）からわかるように、劣化ファクターＤは、次式（３）に示すように、係数α，βすなわちバッテリ温度Ｔｂおよび残容量ＳＯＣに基づいて定まる係数κと充放電電流Ｉｂの積算値との積として求めることができるものであり、高電流でのバッテリ５０の放電が継続すればするほど大きな値となり、逆にバッテリ５０が充電されているときには徐々に小さくなる。実施例では、こうして得られる劣化ファクターＤに対して上記基準値よりも小さい制限開始閾値（制御目標値）Ｄｔａｇを設定すると共に、劣化ファクターＤが制限開始閾値Ｄｔａｇ以上になった時点から制限開始閾値Ｄｔａｇと劣化ファクターＤとの偏差に基づくフィードバック制御（ＰＩ制御）により出力制限Ｗｏｕｔを次式（４）に従って設定し、それにより劣化ファクターＤを上記基準値以下に保ってバッテリ５０の劣化開始タイミングが到来しないようにすることとした。ただし、式（４）中、右辺の「Kｐ」は比例項のゲインであり、右辺の「Kｉ」は積分項のゲインである。また、実施例では、バッテリ電流Ｔｂと残容量ＳＯＣと係数κとの関係が予め定められて係数設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶されており、係数κとしては、劣化ファクターＤの算出時に与えられるバッテリ温度Ｔｂと残容量ＳＯＣとに対応したものが当該マップから導出・設定される。実施例では、出力制限Ｗｏｕｔの設定処理は、バッテリＥＣＵ５２により実行され、基本的に、制限開始閾値Ｄｔａｇと劣化ファクターＤとの偏差が大きいほど出力制限Ｗｏｕｔ（充放電電流Ｉｂ）が小さく設定されることになる。バッテリＥＣＵ５２による出力制限Ｗｏｕｔの設定に関連した制御系のブロック線図を図８に示す。なお、実施例では、上述の劣化ファクターＤに基づく出力制限Ｗｏｕｔの制限は、劣化ファクターＤが制限開始閾値Ｄｔａｇよりも小さい所定の閾値以下に低下するまで実行される。

dD/dt ＋α・D=β・ Ib …（１）
D = (β/α)/(s /α＋１)・£｛Ib｝ …（２）
D = κ・∫Ib・dt …（３）
Wout = Woutb + Kp・(Dtag-D) + Ki・∫(Dtag-D)・dt …（４）

また、上記式（４）に関連した制限開始閾値Ｄｔａｇやゲインの設定手順について説明すると、式（２）に示す伝達関数から、図５に示すように、劣化ファクターＤは放電電流Ｉｂの単位ステップ入力に対して時定数１／αで値β／αに収束するから、Ｉｂ＝α／βでの放電が継続された場合、劣化ファクターＤは値１．０に収束することになる。これを踏まえて、実施例では、劣化ファクターＤについての基準値を値１．０として制限開始閾値Ｄｔａｇやゲインを設定することとした。ここで、劣化ファクターＤが基準値としての値１．０に収束しているときの充放電電流ＩｂをＩｂ＝α／β＝Ｉｂ＿Ｄ１とし、この際のバッテリ電圧ＶｂをＶｂ＝Ｖｂ＿Ｄ１とすれば、この際のバッテリ５０の電力Ｐｂ＿Ｄ１は、Ｐｂ＿Ｄ１＝Ｉｂ＿Ｄ１×Ｖｂ＿Ｄ１となる。そして、応答性を考慮して上記式（４）における積分項を無視すれば、劣化ファクターＤが基準値としての値１．０に収束しているときには、次式（５）に示す関係が成立することになる（図６参照）。また、上記式（４）の両辺を時間微分すれば（ただし、Ｗｏｕｔｂ，Ｄｔａｇ，ｋｐ，Ｋｉは固定値であるとする）、次式（６）が得られ、過渡状態においては一般に積分項の時間変化率が比例項の時間変化率よりも小さいことを考慮して式（６）の右辺第２項を無視すると共に上記式（１）を利用すれば、次式（７）の関係を得ることができる。かかる式（７）より、劣化ファクターＤの値が小さいほど、また充放電電流Ｉｂの値が放電電流として大きいほど出力制限Ｗｏｕｔの時間変化率ｄＷｏｕｔ／ｄｔが負側に大きくなることがわかる。従って、ハイブリッド自動車２０のドライバビリティから定まる出力制限Ｗｏｕｔの時間変化率ｄＷｏｕｔ／ｄｔの限界値をΔＷｏｕｔとすれば、劣化ファクターＤが制限開始閾値Ｄｔａｇとなった時点でｄＷｏｕｔ／ｄｔ＝ΔＷｏｕｔとなればよいから、制限開始閾値Ｄｔａｇと比例項のゲインＫｐとは次式（８）を満たすものであればよいことになる。従って、上記式（５）および（８）を拘束条件とすれば、実験・解析等を経て別途定められる係数α、βといった他のパラメータを用いて制限開始閾値Ｄｔａｇと比例項のゲインＫｐとを定めることができる。そして、少なくとも比例項Ｋｐを定めておけば、劣化ファクターＤが制限開始閾値Ｄｔａｇ以上になった時点から上記式（４）に従うフィードバック制御により出力制限Ｗｏｕｔを設定することにより、出力制限Ｗｏｕｔが徐々に小さくなっていき、それに伴って図７に示すように劣化ファクターＤを値１に収束させてバッテリ５０の劣化開始タイミングが到来しないようにすることができる。更に、積分項のゲインＫｉを適宜設定した上で（例えば、Ｋｉ＝１．０）、上記式（４）に従うフィードバック制御により出力制限Ｗｏｕｔを設定すれば、劣化ファクターＤは値１に近づいた後、徐々に小さくなっていき、それによりバッテリ５０の劣化開始タイミングが到来することをより確実に抑制することが可能となる。

Wout = Woutb + Kp・(Dtag-1.0) = Pb_D1 …（５）
dWout/dt = -Kp・dD/dt + Ki・(Dtag-D) …（６）
dWout/dt = -Kp・dD/dt = -Kp・(-α・D + β・ Ib) …（７）
ΔWout = -Kp・(-α・D tag+ β・ Ib_woutb) …（８）

次に、上述のように構成されるハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図９は、実施例のハイブリッドＥＣＵ７０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、ハイブリッド自動車２０の運転者によりアクセルペダル８３が踏み込まれているときに所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行されるものである。

図９の駆動制御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の充放電要求パワーＰｂ＊、バッテリ５０の充放電に許容される電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ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するものとした。また、充放電要求パワーＰｂ＊やバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。なお、図８からわかるように、実施例では、残容量ＳＯＣに基づいて設定される充放電要求パワーのベース値Ｐｂｂを入力制限Ｗｉｎと出力制限Ｗｏｕｔとで制限した値が充放電要求パワーＰｂ＊として設定されることになる。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が所定の閾値Ａｒｅｆ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０にてアクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ以上である場合には、運転者による駆動力（トルク）の要求度合（加速要求の度合）が比較的大きいと認められることから、バッテリ５０側に出力制限Ｗｏｕｔの一時的な増加を要求するための超過出力要求フラグＦｏｕｔ１を値１に設定する（ステップＳ１２０）。実施例において、閾値Ａｒｅｆは、例えば７０％や８０％といった値に設定される。また、ステップＳ１１０にてアクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ未満であると判断された場合、ステップＳ１２０の処理はスキップされる。

ステップＳ１１０またはＳ１２０の処理の後、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動輪たる車輪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＊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Ｓ１３０）。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１０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。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。要求パワーＰ＊を設定したならば、設定した要求パワーＰ＊が上記第１の閾値Ｐｒｅｆ１以上であるか否かを判定し（ステップＳ１４０）、要求パワーＰ＊が第１の閾値Ｐｒｅｆ１以上であれば、更にエンジン２２が運転中であるか否かを判定する（ステップＳ１５０）。そして、エンジン２２が運転されている場合には、要求パワーＰ＊をエンジン２２に出力させるべく要求パワーＰ＊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Ｓ１６０）。実施例では、予め定められたエンジン２２を効率よく動作させるための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＊とを設定するものとした。図１１に、エンジン２２の動作ラインと目標回転数Ｎｅ＊と目標トルク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、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から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、ステップＳ１６０にて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（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）とを用いて次式（９）に従いモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算した上で、計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づく式（１０）の計算を実行してモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ１７０）。ここで、式（９）は、動力分配統合機構３０の回転要素に関する力学的な関係式である。また、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１２に例示する。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からトルクＴｍ１を出力し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。モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を求めるための式（９）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（１０）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（１０）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) …（９）
Tm1tmp=-ρ/(1+ρ)・Te*+k1・(Nm1*-Nm1)+k2・∫(Nm1*-Nm1)dt …（１０）

モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定したならば、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと、Ｓ１７０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との積として得られるモータ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を次式（１１）および式（１２）に従い計算する（ステップＳ１８０）。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としての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを次式（１３）に従い計算し（ステップＳ１９０）、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊をステップＳ１８０にて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設定する（ステップＳ２００）。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、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するトルクをバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内に制限したトルクとして設定することができる。なお、式（１３）は、図１２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Ｓ２１０）、本ルーチンを一旦終了させる。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、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを得るための制御を実行する。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊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。

Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 …（１１）
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 …（１２）
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr …（１３）

また、ステップＳ１５０にてエンジン２２が運転されていないと判断された場合には、要求パワーＰ＊が上記第２の閾値Ｐｒｅｆ２以上であるか否かを判定し（ステップＳ２２０）、要求パワーＰ＊が第２の閾値Ｐｒｅｆ２以上であれば、図示しないエンジン始動時駆動制御ルーチン（エンジン２２の始動処理）の実行を指示すべくエンジン始動フラグＦｅｓを値１に設定すると共に（ステップＳ２３０）、モータＭＧ１およびＭＧ２を用いたエンジン２２の始動がより少ないショックで良好かつ速やかに実施されるように、バッテリ５０側に出力制限Ｗｏｕｔの一時的な増加を要求するための超過出力要求フラグＦｏｕｔ２を値１に設定し（ステップＳ２４０）、本ルーチンを終了させる。ここで、エンジン始動時駆動制御ルーチンは、バッテリ５０からの放電を伴いながら、モータＭＧ１によりエンジン２２をクランキングしながらエンジン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り、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値０に設定される。なお、実施例において、ステップＳ２２０にて用いられる閾値Ｐｒｅｆ２は、エンジン２２やモータＭＧ２の特性等に基づいて定められ、エンジン２２を効率よく運転することができる領域における下限のパワーまたはその近傍の値とされる。また、ステップＳ２２０にて要求パワーＰ＊が第２の閾値Ｐｒｅｆ２未満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＊と目標トルクＴｅ＊とをそれぞれ値０に設定すると共に（ステップＳ２７０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を値０に設定した上で（ステップＳ２８０）、上述のステップＳ１８０〜Ｓ２１０の処理を実行する。

一方、ステップＳ１４０にて要求パワーＰ＊が閾値Ｐｒｅｆ１未満であると判断された場合にも、エンジン２２が運転されているか否かを判定する（ステップＳ２５０）。この場合、エンジン２２が運転されていれば、エンジン２２が実質的にトルクの出力を行なうことなく自立運転されるようにエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を所定の回転数Ｎｉｄｌに設定すると共に目標トルクＴｅ＊を値０に設定する（ステップＳ２６０）。実施例では、回転数Ｎｉｄｌは、例えばアイドル時の回転数（８００〜１０００ｒｐｍ）であるものとした。また、エンジン２２が運転されていなければ、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とをそれぞれ値０に設定する（ステップＳ２７０）。そして、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を値０に設定した上で（ステップＳ２８０）、上述のステップＳ１８０〜Ｓ２１０の処理を実行する。

上述のように、実施例のハイブリッド自動車２０では、アクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ以上となり、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに対するトルクの要求度合が所定度合以上となると、超過出力要求フラグＦｏｕｔ１が値１に設定される（ステップＳ１２０）。また、エンジン２２の停止中に要求パワーＰ＊が第２の閾値Ｐｒｅｆ２以上となってエンジン始動フラグが値１に設定されると、超過出力要求フラグＦｏｕｔ２が値１に設定される（ステップＳ２４０）。そして、実施例のハイブリッド自動車２０において、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ温度Ｔｂや残容量ＳＯＣ、劣化ファクターＤに基づいてバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを設定すると共に、上述のようにしてハイブリッドＥＣＵ７０により設定される超過出力要求フラグＦｏｕｔ１およびＦｏｕｔ２の値に応じて適宜バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを一時的に増加させるのである。引き続き、図１３を参照しながら、バッテリＥＣＵ５２によるバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの設定手順について説明する。図１３は、実施例のバッテリＥＣＵ５２により実行される出力制限設定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、運転者によりイグニッションスイッチ８０がオンされると所定時間ごとに繰り返し実行される。

出力制限設定ルーチンの開始に際して、バッテリＥＣＵ５２の図示しないＣＰＵは、温度センサ５６からのバッテリ温度Ｔｂや、電圧センサ５３からの端子間電圧Ｖｂ、電流センサ５５からの充放電電流Ｉｂ、残容量ＳＯＣ，劣化ファクターＤ、制限開始閾値Ｄｔａｇ、ハイブリッドＥＣＵ７０からの超過出力要求フラグＦｏｕｔ１，Ｆｏｕｔ２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Ｓ３００）。ステップＳ３００のデータ入力処理の後、バッテリ温度Ｔｂと温度依存値との関係（図２参照）を規定するマップや、残容量ＳＯＣと出力制限用補正係数との関係（図３参照）を規定するマップを用いて、バッテリ温度Ｔｂと残容量ＳＯＣとに基づく出力制限ベース値Ｗｏｕｔｂを設定する（ステップＳ３１０）。次いで、劣化ファクターＤと制限開始閾値Ｄｔａｇとに基づく出力制限Ｗｏｕｔの制限が実行されているときに値１に設定される所定のフラグＦが値０であるか否かを判定する（ステップＳ３２０）。フラグＦが値０であれば、ステップＳ３００にて入力した制限開始閾値Ｄｔａｇを制御上の閾値Ｄｒｅｆとして設定し（ステップＳ３３０）、フラグＦが値１であれば、入力した制限開始閾値Ｄｔａｇから所定値ΔＤを差し引いた値を制御上の閾値Ｄｒｅｆとして設定する（ステップＳ３４０）。

ステップＳ３３０またはＳ３４０にて制限開始閾値Ｄｔａｇに基づいて制御上の閾値Ｄｒｅｆを設定したならば、ステップＳ３００にて入力した劣化ファクターＤが閾値Ｄｒｅｆ未満であるか否かを判定する（ステップＳ３５０）。そして、入力した劣化ファクターＤが閾値Ｄｒｅｆ未満であれば、フラグＦを値０に設定した上で（ステップＳ３６０）、ステップＳ３１０にて設定した出力制限ベース値Ｗｏｕｔｂをそのまま出力制限Ｗｏｕｔとして設定する（ステップＳ３７０）。こうして、劣化ファクターＤと制限開始閾値Ｄｔａｇとに基づく出力制限Ｗｏｕｔの制限が実行されずに、ステップＳ３７０にて出力制限ベース値Ｗｏｕｔｂがそのまま出力制限Ｗｏｕｔとして設定された場合には、ステップＳ３００にて入力した超過出力要求フラグＦｏｕｔ１が値１であるか否かを判定し（ステップＳ３８０）、駆動力の要求度合の高まり（加速要求）に起因して超過出力要求フラグＦｏｕｔ１が値１に設定されていれば、前回バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを一時的に増加させてから所定時間ｔ１が経過しているか否かを判定する（ステップＳ３９０）。前回の出力制限Ｗｏｕｔの一時的増加から所定時間ｔ１が経過していれば、今回の出力制限Ｗｏｕｔの一時的増加が開始されてからの経過時間が所定時間ｔ０以下であるか否かを判定し（ステップＳ４００）、当該経過時間が所定時間ｔ０以下であれば、ステップＳ３７０にて設定された出力制限Ｗｏｕｔに所定値ΔＷを加算した値を新たな出力制限Ｗｏｕｔとして再設定する（ステップＳ４１０）。これに対して、ステップＳ３９０またはＳ４００にて否定判断がなされた場合には、超過出力要求フラグＦｏｕｔ１を値０に設定し（ステップＳ４２０）、ステップＳ３７０にて設定された出力制限Ｗｏｕｔを再設定することなく、再度ステップＳ３００以降の処理を実行する。また、ステップＳ３８０にてステップＳ３００にて入力した超過出力要求フラグＦｏｕｔ１が値０であると判断された場合には、ステップＳ３００にて入力した超過出力要求フラグＦｏｕｔ２が値１であるか否かを判定する（ステップＳ４３０）。そして、エンジン２２の始動要求に起因して超過出力要求フラグＦｏｕｔ２が値１に設定されていれば、前回バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを一時的に増加させてから所定時間ｔ２が経過しているか否かを判定する（ステップＳ４４０）。前回の出力制限Ｗｏｕｔの一時的増加から所定時間ｔ２が経過していれば、今回の出力制限Ｗｏｕｔの一時的増加が開始されてからの経過時間が所定時間ｔ０以下であるか否かを判定し（ステップＳ４５０）、当該経過時間が所定時間ｔ０以下であれば、ステップＳ３７０にて設定された出力制限Ｗｏｕｔに所定値ΔＷを加算した値を新たな出力制限Ｗｏｕｔとして再設定する（ステップＳ４１０）。これに対して、ステップＳ４３０、Ｓ４４０またはＳ４５０にて否定判断がなされた場合には、超過出力要求フラグＦｏｕｔ２を値０に設定して（ステップＳ４６０）、ステップＳ３７０にて設定された出力制限Ｗｏｕｔを再設定することなく、再度ステップＳ３００以降の処理を実行する。

一方、ステップＳ３５０にて劣化ファクターＤが閾値Ｄｒｅｆ以上であると判断された場合には、フラグＦを値１に設定した上で（ステップＳ４７０）、上記式（４）に従って出力制限Ｗｏｕｔを設定する（ステップＳ４８０）。こうして、劣化ファクターＤと制限開始閾値Ｄｔａｇとに基づく出力制限Ｗｏｕｔの制限が実行される場合には、超過出力要求フラグＦｏｕｔ１についての判定を実行することなく、直ちにステップＳ３００にて入力した超過出力要求フラグＦｏｕｔ２が値１であるか否かを判定する（ステップＳ４３０）。そして、エンジン２２の始動要求に起因して超過出力要求フラグＦｏｕｔ２が値１に設定されており、ステップＳ４４０およびＳ４５０にて肯定判断がなされた場合には、ステップＳ４８０にて設定された出力制限Ｗｏｕｔに所定値ΔＷを加算した値が新たな出力制限Ｗｏｕｔとして再設定されることになる（ステップＳ４１０）。すなわち、劣化ファクターＤと制限開始閾値Ｄｔａｇとに基づく出力制限Ｗｏｕｔの制限が実行されるときには、エンジン２２の停止中におけるエンジン２２の自動始動条件の成立に伴って超過出力要求フラグＦｏｕｔ２が値１に設定された場合に限って出力制限Ｗｏｕｔの一時的増加が許容されるのである。なお、出力制限Ｗｏｕｔの一時的増加分であるΔＷｏｕｔは、例えばエンジン始動時駆動制御ルーチンを１回実行する際にモータＭＧ１によるエンジン２２を始動させるためのクランキングに要求される電力（例えば５ｋＷ程度）と、モータＭＧ２から動力を出力して走行を継続するのに要する電力（例えば１ｋＷ程度）の和として定められるとよい。また、運転者によるアクセル開度Ａｃｃ（要求トルクＴｒ＊）に基づく超過出力要求フラグＦｏｕｔ１に関してステップＳ３９０にて用いられる閾値としての時間ｔ１と、エンジン２２の始動要求に基づく超過出力要求フラグＦｏｕｔ２に関してステップＳ４４０にて用いられる閾値としての時間ｔ２とを異ならせることにより、バッテリ５０の発熱等を抑制しつつ、より適正にバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを一時的に増加させることが可能となる。

以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリＥＣＵ５２によりバッテリ５０を流れる電流Ｉｂの値に基づいて所定の基準値（実施例では値１．０）を超えたときにバッテリ５０の劣化が開始されることを示す劣化ファクターＤが算出される。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０の状態すなわちバッテリ温度Ｔｂや残容量ＳＯＣ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を設定すると共に、劣化ファクターＤが基準値よりも小さい所定の制限開始閾値Ｄｔａｇ以上であるときに、劣化ファクターＤが基準値以下になるように出力制限Ｗｏｕｔを制限する（図１３のステップＳ４８０）。そして、バッテリＥＣＵ５２は、劣化ファクターＤが制限開始閾値Ｄｔａｇに基づく閾値Ｄｒｅｆ未満であるときに超過出力要求フラグＦｏｕｔ１またはＦｏｕｔ２が値１に設定された場合には、バッテリ５０の放電許容電力としての出力制限Ｗｏｕｔを一時的に増加させ（図１３のステップＳ４１０）、ハイブリッドＥＣＵ７０やエンジンＥＣＵ２４，モータＥＣＵ４０は、バッテリ５０から放電される電力が出力制限Ｗｏｕｔの範囲内に収まるようにしながらエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とを制御する（図９のステップＳ１８０〜Ｓ２１０）。また、劣化ファクターＤが制限開始閾値Ｄｔａｇに基づく閾値Ｄｒｅｆ以上であるときに超過出力要求フラグＦｏｕｔ１またはＦｏｕｔ２が値１に設定された場合には、超過出力要求フラグＦｏｕｔ２のみが値１に設定されている場合すなわちエンジン２２を始動させる場合にのみ劣化ファクターＤと制限開始閾値Ｄｔａｇとに基づいて制限された出力制限Ｗｏｕｔが一時的に増加させられると共に（図１３のステップＳ４１０）、ハイブリッドＥＣＵ７０やエンジンＥＣＵ２４，モータＥＣＵ４０は、バッテリ５０から放電される電力が出力制限Ｗｏｕｔの範囲内に収まるようにしながらエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とを制御する（図９のステップＳ１８０〜Ｓ２１０）。このように、劣化ファクターＤが制限開始閾値Ｄｔａｇに基づく閾値Ｄｒｅｆ未満であって出力制限Ｗｏｕｔが制限されていないときには、超過出力要求フラグＦｏｕｔ１またはＦｏｕｔ２が値１に設定されるとバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが一時的に増加させられ、それによりバッテリ５０を劣化させることなく当該バッテリ５０の電力を有効に利用して応答性よく動力（トルク）を得ることが可能となる。また、劣化ファクターＤが制限開始閾値Ｄｔａｇに基づく閾値Ｄｒｅｆ以上であって劣化ファクターＤと制限開始閾値Ｄｔａｇとに基づいて出力制限Ｗｏｕｔが制限されているときには、エンジン２２の停止中におけるエンジン２２の自動始動条件の成立に伴って超過出力要求フラグＦｏｕｔ２が値１に設定された場合に限って出力制限Ｗｏｕｔを一時的に増加させることにより、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの一時的増加すなわちバッテリ５０からの本来（一時的増加前）の出力制限を超えた超過出力を必要最小限として高電流での放電の継続に起因したバッテリ５０の劣化を抑制することが可能となる。更に、劣化ファクターＤと制限開始閾値Ｄｔａｇとに基づいて出力制限Ｗｏｕｔが制限されているときに、エンジン２２の自動始動条件の成立に伴って超出力制限Ｗｏｕｔを一時的に増加させることにより、始動要求に応じてエンジン２２をより少ないショックで良好かつ速やかに始動させることが可能となり、エンジン２２の始動後には、要求トルクＴｒ＊を確保しつつバッテリ５０からの放電を抑制して充放電電流Ｉｂを低下させ、それにより放電の継続に起因したバッテリ５０の劣化を抑制することが可能となる。従って、実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０からの電力をより適正に利用しつつ、バッテリ５０の劣化を抑制することが可能となる。

また、上記実施例のように、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを一時的に増加させる際に、出力制限Ｗｏｕｔを所定時間ｔ０だけ所定量ΔＷ増加させれば、バッテリ５０の劣化を抑制しつつバッテリ５０による本来（一時的増加前）の出力制限を超えた超過出力をより適正なものとすることが可能となる。更に、上記実施例のように、劣化ファクターＤが制限開始閾値Ｄｔａｇに基づく閾値Ｄｒｅｆ未満であって出力制限Ｗｏｕｔが制限されていないときには、エンジン２２の始動時や駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに対する駆動力（トルク）の要求度合が所定度合以上であるときに、バッテリ５０からの本来（一時的増加前）の出力制限を超えた超過出力を許容することにより、応答性よく動力を得てハイブリッド自動車２０の走行性能を向上させることが可能となる。また、上記実施例のように、劣化ファクターＤが基準値（値１．０）よりも小さい制限開始閾値Ｄｔａｇ以上であるときに、劣化ファクターＤが基準値１．０以下になるようにバッテリ５０の放電に許容される電力である出力制限Ｗｏｕｔを設定することにより、特に高電流での放電の継続に起因したバッテリ５０の劣化をより確実に抑制することが可能となる。この際、制限開始閾値Ｄｔａｇと劣化ファクターＤとの偏差が大きいほど出力制限Ｗｏｕｔを小さくすれば、バッテリ５０からの放電をより適正に制限することが可能となる。更に、劣化ファクターＤをバッテリ５０を流れる電流Ｉｂの積算値に基づく値とすれば、劣化ファクターＤを、バッテリ５０の劣化度合をより適正に示すものとして算出することが可能となる。そして、このように劣化ファクターＤに基づいてバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを制限する処理は、リチウムイオン二次電池のような高電流での放電が継続されると端子間電圧Ｖｂが下限電圧に達していなくても劣化し始めてしまうという特性を有するバッテリ５０に特に好適なものである。ただし、劣化ファクターＤは、リチウムイオン二次電池以外の例えばニッケル水素二次電池といった他の形式のバッテリ５０についても算出可能であるから、ハイブリッド自動車２０のバッテリ５０は、リチウムイオン二次電池以外の他の形式のものであってもよいことはいうまでもない。

なお、上記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、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。また、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により減速して駆動軸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１４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１４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。更に、実施例のハイブリッド自動車２０は、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪である車輪３９ａ，３９ｂ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１５に示す変形例としてのハイブリッド自動車２２０のように、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と駆動輪である車輪３９ａ，３９ｂ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を備えたものに適用されてもよい。加えて、本発明は、走行用の動力を出力可能なエンジンと、バッテリと電力をやり取り可能であると共に走行用の動力を出力可能なモータと、バッテリからの電力を用いてエンジンをクランキング可能なセルモータとを備えるハイブリッド自動車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、エンジン２２を始動させるためのクランキングを実行可能なモータＭＧ１が「電動クランキング手段」に相当し、モータＭＧ１およびＭＧ２と電力をやり取り可能なバッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、バッテリ５０の充放電電流Ｉｂに基づいて所定の基準値を超えたときにバッテリ５０の劣化が開始されることを示す劣化ファクターＤを算出するバッテリＥＣＵ５２が「劣化ファクター算出手段」に相当し、バッテリ温度Ｔｂや残容量ＳＯＣに基づいてバッテリの出力制限Ｗｏｕｔを設定するバッテリＥＣＵ５２が「放電許容電力設定手段」に相当し、劣化ファクターＤに基づいて出力制限Ｗｏｕｔを制限する処理を実行するバッテリＥＣＵ５２が「放電制限手段」に相当し、図１３の出力制限設定ルーチンを実行するバッテリＥＣＵ５２が「放電許容電力増加手段」に相当し、図９の駆動制御ルーチンを実行するハイブリッドＥＣＵ７０，エンジン２２を制御するエンジンＥＣＵ２４およびモータＭＧ１およびＭＧ２を制御するモータＥＣＵ４０の組み合わせが「制御手段」に相当する。また、モータＭＧ１および動力分配統合機構３０や対ロータ電動機２３０が「電力動力入出力手段」に相当し、モータＭＧ１や対ロータ電動機２３０が「発電用電動機」に相当し、動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」に相当する。

なお、「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」は、モータ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。「電動クランキング手段」は、モータＭＧ１のような発電機としても機能し得るものに限られず、セルモータのようなエンジンのクランキングのみを実行するものであっても構わない。「劣化ファクター算出手段」は、蓄電手段を流れる電流の値に基づいて所定の基準値を超えたときに蓄電手段の劣化が開始されることを示す劣化ファクターを算出するものであれば、バッテリＥＣＵ以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。「放電許容電力設定手段」は、蓄電手段の状態に基づいて蓄電手段の放電に許容される電力である放電許容電力を設定するものであれば、バッテリＥＣＵ５２以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。「放電制限手段」は、劣化ファクターが制限開始閾値未満であるときに少なくとも内燃機関の始動に際してなされる所定の超過出力要求がなされた場合には、放電許容電力設定手段により設定された放電許容電力を一時的に増加させると共に、劣化ファクターが制限開始閾値以上であるときに超過出力要求がなされた場合には、内燃機関の始動時にのみ放電制限手段により制限された放電許容電力を一時的に増加させるものであれば、バッテリＥＣＵ５２以外の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、蓄電手段から放電される電力が放電許容電力の範囲内に収まるようにしながら内燃機関と電動機と電動クランキング手段とを制御するものであれば、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。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、動力出力装置や車両の製造産業等において利用可能である。

本発明の一実施例に係る車両としての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の出力制限の温度依存値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と出力制限用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の特性を例示する説明図である。 電流Ｉｂの単位ステップ入力に対する劣化ファクターＤの応答を例示する説明図である。 劣化ファクターＤに基づいて出力制限Ｗｏｕｔを制限したときの出力制限Ｗｏｕｔの推移を例示する説明図である。 劣化ファクターＤに基づいて出力制限Ｗｏｕｔを制限したときの劣化ファクターＤの推移を例示する説明図である。 バッテリＥＣＵ５２による出力制限Ｗｏｕｔの設定に関連した制御系のブロック線図である。 実施例のハイブリッドＥＣＵ７０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の動作ラインと目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊との相関曲線とを例示する説明図である。 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。 実施例のバッテリＥＣＵ５２により実行される出力制限設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 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。 他の変形例に係るハイブリッド自動車２２０の概略構成図である。

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）、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，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、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５３ 電圧センサ、５４ 電力ライン、５５ 電流センサ、５６ 温度センサ、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、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 (10)

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、
   前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
   前記内燃機関を始動させるためのクランキングを実行可能な電動クランキング手段と、
   前記電動機および前記電動クランキング手段と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
   前記蓄電手段の充放電電流の積算値に基づいて、所定の基準値を超えたときに前記蓄電手段の劣化が開始されることを示す劣化ファクターを放電が継続するほど大きな値となると共に充電されているときに小さくなるように算出する劣化ファクター算出手段と、
   前記蓄電手段の温度および残容量に基づいて前記蓄電手段の放電に許容される電力である放電許容電力を設定する放電許容電力設定手段と、
   前記算出された劣化ファクターが前記基準値よりも小さい所定の制限開始閾値以上であるときに、該劣化ファクターが前記基準値以下になるように前記放電許容電力設定手段により設定された放電許容電力を制限する放電制限手段と、
   前記算出された劣化ファクターが前記制限開始閾値未満であって前記放電制限手段により前記放電許容電力が制限されていないときに少なくとも前記内燃機関の始動に際してなされる所定の超過出力要求がなされた場合には、前記放電許容電力設定手段により設定された放電許容電力を一時的に増加させると共に、前記算出された劣化ファクターが前記制限開始閾値以上になって前記放電制限手段により前記放電許容電力が制限されているときに前記超過出力要求がなされた場合には、前記内燃機関の始動時にのみ前記放電制限手段により制限された放電許容電力を一時的に増加させる放電許容電力増加手段と、
   前記蓄電手段から放電される電力が前記放電許容電力の範囲内に収まるようにしながら前記内燃機関と前記電動機と前記電動クランキング手段とを制御する制御手段と、
   を備える動力出力装置。
2. 前記放電許容電力増加手段は、前記放電許容電力を一時的に増加させる際に、該放電許容電力を所定時間だけ所定量増加させる請求項１に記載の動力出力装置。
3. 前記超過出力要求は、前記駆動軸に対する駆動力の要求度合が所定度合以上であるときになされる請求項１または２に記載の動力出力装置。
4. 前記放電制限手段は、前記算出された劣化ファクターと前記制限開始閾値との偏差が大きいほど前記放電許容電力を小さくする請求項１から３の何れか一項に記載の動力出力装置。
5. 前記劣化ファクターは、前記蓄電手段を流れる電流の積算値に基づく値である請求項１から４の何れか一項に記載の動力出力装置。
6. 前記電動クランキング手段は、前記駆動軸と前記内燃機関の機関軸とに接続されて電力と動力との入出力を伴って前記内燃機関の動力の少なくとも一部を前記駆動軸側に出力すると共に前記蓄電手段と電力をやり取り可能な電力動力入出力手段である請求項１から５の何れか一項に記載の動力出力装置。
7. 前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能な発電用電動機と、前記駆動軸と前記内燃機関の前記機関軸と前記発電用電動機の回転軸との３軸に接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する３軸式動力入出力手段とを含む請求項６に記載の動力出力装置。
8. 前記蓄電手段は、リチウムイオン二次電池である請求項１から７の何れか一項に記載の動力出力装置。
9. 請求項１から８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車両。
10. 駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、前記内燃機関を始動させるためのクランキングを実行可能な電動クランキング手段と、前記電動機および前記電動クランキング手段と電力をやり取り可能な蓄電手段と、前記蓄電手段の温度および残容量に基づいて前記蓄電手段の放電に許容される電力である放電許容電力を設定する放電許容電力設定手段とを備えた動力出力装置の制御方法であって、
    （ａ）前記蓄電手段の充放電電流の積算値に基づいて、所定の基準値を超えたときに前記蓄電手段の劣化が開始されることを示す劣化ファクターを放電が継続するほど大きな値となると共に充電されているときに小さくなるように算出するステップと、
    （ｂ）ステップ（ａ）にて算出された劣化ファクターが前記基準値よりも小さい所定の制限開始閾値以上であるときに、該劣化ファクターが前記基準値以下になるように前記放電許容電力設定手段により設定された放電許容電力を制限するステップと、
    （ｃ）ステップ（ａ）にて算出された劣化ファクターが前記制限開始閾値未満であってステップ（ｂ）にて前記放電許容電力が制限されていないときに少なくとも前記内燃機関の始動に際してなされる所定の超過出力要求がなされた場合には、前記放電許容電力設定手段により設定された放電許容電力を一時的に増加させると共に、前記算出された劣化ファクターが前記制限開始閾値以上になってステップ（ｂ）にて前記放電許容電力が制限されているときに前記超過出力要求がなされた場合には、前記内燃機関の始動時にのみ前記放電制限手段により制限された放電許容電力を一時的に増加させるステップと、
    （ｄ）前記蓄電手段から放電される電力が前記放電許容電力の範囲内に収まるようにしながら前記内燃機関と前記電動機と前記電動クランキング手段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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