JP4196960B2 - 動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びにその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びにその制御方法に関する。

従来、この種の動力出力装置としては、エンジンと、エンジンの出力軸にキャリアが接続されると共に車軸に連結された駆動軸にリングギヤが接続されたプラネタリギヤと、プラネタリギヤのサンギヤに接続された第１モータと、駆動軸に接続された第２モータとを備え、エンジンからの排ガスを浄化する浄化装置が有する触媒を暖機するためにエンジンの点火時期を大幅に遅らせるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、触媒暖機運転を行なっている最中に第１モータのトルクが所定値未満になったときには点火時期の調整の異常が生じていると判定する。
特開２００４−２５１１７８号公報

上述の動力出力装置では、触媒暖機運転を行なう際にはエンジンの運転を安定させる必要からアイドリング回転数より少し高い回転数で若干のトルクが出力されるようエンジンを運転する。このため、エンジンに負荷を作用させるために第１モータに発電トルクを作用させる。こうした触媒暖機運転を何らかの事情により第１モータに対して負荷制限が課されているときに実行すると、第１モータの発電トルクが制限されることにより、エンジンが吹き上がり第１モータが過回転となる虞が生じる。特に外気が低温のときには空気密度が高くなるためにエンジンからのトルクが常温時より大きくなるため、第１モータが過回転する可能性が高くなる。

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びにその制御方法は、内燃機関をその排ガス浄化装置の暖機を促進するよう運転している際に内燃機関からの動力を用いて発電する電動機が過回転するのを抑制することを目的とする。

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びにその制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
排ガス浄化用の触媒を有する浄化装置が取り付けられ前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な第１電動機と、
前記駆動軸に動力を出力可能な第２電動機と、
前記第１電動機および前記第２電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記内燃機関を始動したときに前記浄化装置の暖機が完了していないときには、前記第１電動機の制御状態に基づいて前記浄化装置の暖機が行なわれるよう前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の動力出力装置では、排ガス浄化用の触媒を有する浄化装置が取り付けられ駆動軸に動力を出力可能な内燃機関を始動したときに浄化装置の暖機が完了していないときには、内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な第１電動機の制御状態に基づいて浄化装置の暖機が行なわれるよう内燃機関と第１電動機と駆動軸に動力を出力可能な第２電動機とを制御する。これにより、浄化装置の暖機を行なっている最中に第１電動機が過回転するのを抑制することができる。

こうした本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記第１電動機の制御状態として該第１電動機の負荷制限が不要な状態のときには前記浄化装置の暖機を促進するための暖機用運転状態となるよう前記内燃機関を制御し、前記第１電動機の制御状態として該第１電動機の負荷制限が必要な状態のときには前記暖機用運転状態とは異なる通常運転状態となるよう前記内燃機関を制御する手段であるものとすることもできる。即ち、第１電動機の負荷制限が必要な状態のときには浄化装置の暖機を促進する運転を行なわないのである。これにより、第１電動機が過回転するのを防止することができる。この場合、前記通常運転状態は前記内燃機関の点火時期を通常の点火時期の範囲内で行なう運転状態であり、前記暖機用運転状態は前記通常運転状態における点火時期より遅いタイミングの点火時期として点火する運転状態であるものとすることもできる。更にこの場合、前記暖機用運転状態は、前記第１電動機の発電を伴う運転状態であるものとすることもできる。

また、本発明の動力出力装置において、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、前記制御手段は、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第１電動機と前記第２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、要求駆動力に基づく駆動力を駆動軸に出力することができる。

さらに、本発明の動力出力装置において、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と前記第１電動機の回転軸との３軸に接続され、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軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段を備えるものとすることもできる。

本発明の自動車は、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、排ガス浄化用の触媒を有する浄化装置が取り付けられ前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な第１電動機と、前記駆動軸に動力を出力可能な第２電動機と、前記第１電動機および前記第２電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記内燃機関を始動したときに前記浄化装置の暖機が完了していないときには、前記第１電動機の制御状態に基づいて前記浄化装置の暖機が行なわれるよう前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなることを要旨とする。

この本発明の自動車では、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、浄化装置の暖機を行なっている最中に第１電動機が過回転するのを抑制することができる効果と同様の効果を奏することができる。

本発明の動力出力装置の制御方法は、
排ガス浄化用の触媒を有する浄化装置が取り付けられ駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な第１電動機と、前記駆動軸に動力を出力可能な第２電動機と、前記第１電動機および前記第２電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記内燃機関を始動したときに前記浄化装置の暖機が完了していないときには、前記第１電動機の制御状態に基づいて前記浄化装置の暖機が行なわれるよう前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する
ことを特徴とする。

この本発明の動力出力装置の制御方法によれば、排ガス浄化用の触媒を有する浄化装置が取り付けられ駆動軸に動力を出力可能な内燃機関を始動したときに浄化装置の暖機が完了していないときには、内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な第１電動機の制御状態に基づいて浄化装置の暖機が行なわれるよう内燃機関と第１電動機と駆動軸に動力を出力可能な第２電動機とを制御するから、浄化装置の暖機を行なっている最中に第１電動機が過回転す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動力出力装置を搭載した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、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、図２に示すように、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸入すると共に燃料噴射弁１２６からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃料室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。エンジン２２からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化するための三元触媒が内蔵された浄化装置１３４を介して外気へ排出される。

エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により制御されている。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号が図示しない入力ポートを介して入力されている。例えば、エンジンＥＣＵ２４には、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジション，スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットルポジション，エンジン２２の負荷としての吸入空気量を検出するバキュームセンサ１４８からの吸入空気量などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号が図示しない出力ポートを介して出力されている。例えば、エンジンＥＣＵ２４からは、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータを出力する。

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

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

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば，バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，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。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。

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、特にエンジン２２を始動して浄化装置１３４の触媒を暖機する際の動作について説明する。図３は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される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。このルーチンは、エンジン２２が始動されて浄化装置１３４の触媒の暖機が完了するまで所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

暖機時駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、温度センサ５１により検出されたバッテリ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。

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＊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４に要求トルク設定用マップの一例を示す。

そして、モータＭＧ１に駆動制限がなされているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。モータＭＧ１の駆動制限は、モータＭＧ１やその駆動回路としてのインバータ４１が高温のときやモータＭＧ１に何らかの異常が生じているときなどに行なわれ、例えば、５０％や７０％などのように負荷率制限として行なわれる。このようなモータＭＧ１の駆動制限がなされていないときには、エンジン２２の点火時期を通常より大幅に遅らせた触媒暖機用点火時期で行なうようエンジンＥＣＵ２４に送信し（ステップＳ１３０）、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊にアイドリング回転数より若干高い暖機用回転数Ｎｓｅｔを設定すると共に目標トルクＴｅ＊に暖機が促進されるよう若干の値として定められた暖機用トルクＴｓｅｔを設定する（ステップＳ１４０）。ここで、暖機用回転数Ｎｓｅｔとしては、例えば１２００ｒｐｍや１３００ｒｐｍなどを用いることができる。また、暖機用トルクＴｓｅｔとしては、例えば、暖機用回転数Ｎｓｅｔでエンジン２２を運転したときにエンジン２２から出力可能な最大トルクの５％や１０％などのトルクを用いることができる。このように、暖機用トルクＴｓｅｔを設定するのは、触媒暖機を促進する他にエンジン２２を安定して運転するためでもある。

次に、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（Ｎｍ２／Ｇｒ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１８０）。ここで、式（１）は、動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式である。動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図５に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒを乗じたリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで定常運転したときにエンジン２２から出力されるトルクＴｅ＊がリングギヤ軸３２ａに伝達されるトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２＊が減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。また、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。

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

こうしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを計算すると、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと計算したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを次式（３）および式（４）により計算すると共に（ステップＳ１９０）、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（５）により計算し（ステップＳ２００）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値としてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２１０）。このようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する要求トルクＴｒ＊を、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式（５）は、前述した図５の共線図から容易に導き出すことができる。

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

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ２２０）、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。このとき、エンジンＥＣＵ２４は、前述したように、触媒暖機用点火時期による点火を受信しているから、エンジン２２の点火時期を通常より大幅に遅らせた点火時期による点火制御を実行する。こうした点火時期を大幅に遅らせた点火制御を実行することにより、浄化装置１３４の触媒を迅速に暖機することができる。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。これにより、要求トルクＴｒ＊に基づくトルクを駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力することができる。

一方、ステップＳ１２０でモータＭＧ１の駆動制限がなされているときには、エンジン２２の点火を通常の点火時期で行なうようエンジンＥＣＵ２４に送信し（ステップＳ１６０）、要求トルクＴｒ＊にリングギヤ３２の回転数Ｎｒを乗じてロスを加えたもの（要求パワーＰｅ＊）をエンジン２２を効率よく運転して出力可能な運転ポイント（回転数とトルク）をエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに設定する（ステップＳ１７０）。エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図６に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。こうして目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると、設定した目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊を用いて上述したステップＳ１８０〜Ｓ２１０の処理と同様にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊とを設定し、設定した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ２２０）、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、通常の点火時期でエンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行ない、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。

このように、モータＭＧ１の駆動制限がなされているときには、触媒暖機運転を行なわないから、エンジン２２から出力されるトルクに見合うトルクをモータＭＧ１から出力する必要がない。即ち、外気が低温のときに空気密度が高いことにより触媒暖機運転をしているエンジン２２から通常時より高いトルクが出力され、このトルクに見合うトルクをモータＭＧ１から出力できないことによりモータＭＧ１が高回転で回転することがない。この結果、モータＭＧ１が過回転するのを防止することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、モータＭＧ１の駆動制限がなされているときには、エンジン２２の触媒暖機運転を行なわないから、エンジン２２から出力されるトルクに基づいてモータＭＧ１が過回転するのを防止することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１の駆動制限がなされているときには、エンジン２２の触媒暖機運転を行なわないものとしたが、モータＭＧ１の駆動制限の程度に応じたエンジン２２の触媒暖機運転を行なうものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、触媒暖機運転としてエンジン２２の点火を通常の点火時期から大幅に遅らせた点火時期として行なうものとしたが、点火時期を遅らせる程度は大幅でなくても構わない。

実施例のハイブリッド自動車２０では、触媒暖機運転としてエンジン２２が暖機用回転数Ｎｓｅｔと暖機用トルクＴｓｅｔの運転ポイントで運転するものとしたが、要求トルクＴｒ＊に応じてエンジン２２から出力されるパワーが変更されるよう暖機用回転数Ｎｓｅｔと暖機用トルクＴｓｅｔを変更す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ＭＧ１の駆動制限がなされているときには、エンジン２２の触媒暖機運転に代えて、通常の点火時期とすると共に主として要求トルクＴｒ＊とリングギヤ３２の回転数Ｎｒとの積による要求パワーＰｅ＊をエンジン２２から効率よく出力するようエンジン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が、エンジン２２から要求パワーＰｅ＊を出力しないもの、例えば、エンジン２２から一定のパワーが出力されるよう運転するものとしたりエンジン２２をアイドル運転す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７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７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。

以上、本発明の実施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。 エンジン２２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用電子制御ユニット７０により実行される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の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。 エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する様子を示す説明図である。 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。

符号の説明

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、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 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、１４４ カムポジションセンサ、１４６ スロットルバルブポジションセンサ、１４８ バキュームセンサ、１５０ 可変バルブタイミング機構、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (4)

1. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
   排ガス浄化用の触媒を有する浄化装置が取り付けられ前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
   前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な第１電動機と、
   前記駆動軸に動力を出力可能な第２電動機と、
   前記第１電動機および前記第２電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
   前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
   前記内燃機関を始動したときに前記浄化装置の暖機が完了していないとき、前記第１電動機の制御状態として該第１電動機の負荷制限が不要な状態のときには前記内燃機関の運転状態が前記第１電動機の発電を伴って前記浄化装置の暖機を促進する暖機用運転状態とな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第１電動機と前記第２電動機とを制御し、前記第１電動機の制御状態として該第１電動機の負荷制限が必要な状態のときには前記内燃機関の運転状態が前記暖機用運転状態とは異なる通常運転状態とな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第１電動機と前記第２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記載の動力出力装置であって、
   前記通常運転状態は、前記内燃機関の点火時期を通常の点火時期の範囲内で行なう運転状態であり、
   前記暖機用運転状態は、前記通常運転状態における点火時期より遅いタイミングの点火時期として点火する運転状態である
   動力出力装置。
3. 前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と前記第１電動機の回転軸との３軸に接続され、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軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段を備える請求項１または２記載の動力出力装置。
4. 請求項１ないし３いずれか記載の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなる自動車。
   
   

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