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JP2010179780A - ハイブリッド車およびその制御方法 - Google Patents

ハイブリッド車およびその制御方法 Download PDF

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JP2010179780A
JP2010179780A JP2009025076A JP2009025076A JP2010179780A JP 2010179780 A JP2010179780 A JP 2010179780A JP 2009025076 A JP2009025076 A JP 2009025076A JP 2009025076 A JP2009025076 A JP 2009025076A JP 2010179780 A JP2010179780 A JP 2010179780A
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JP
Japan
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power
output
engine
traveling
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009025076A
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English (en)
Inventor
Ikuo Ando
郁男 安藤
Daigo Ando
大吾 安藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Priority to US12/700,974 priority patent/US20100204864A1/en
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Abstract

【課題】触媒暖機が完了していない状態で走行用パワーをバッテリから出力できないときでもエミッションの悪化を抑制して走行用パワーを出力して走行する。
【解決手段】触媒暖機が完了していないときに走行用パワーＰｄｒｖがバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）より大きいときには、走行用パワーＰｄｒｖからバッテリ出力可能パワーを減じて得られるパワーをエンジンから出力すべき要求パワーＰｅ＊として設定し（Ｓ１３０）、エンジン２２から要求パワーＰｅ＊が出力されると共に走行用パワーＰｄｒｖにより走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２を制御する（Ｓ１６０，Ｓ１９０〜Ｓ２３０）。これにより、走行用パワーＰｄｒｖを要求パワーＰｅ＊として設定して制御するときに比して、エミッションの悪化を抑制しながら走行用パワーＰｄｒｖを出力して走行することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、ハイブリッド車およびその制御方法に関し、詳しくは、走行用のパワーの出力が可能で排気を浄化する浄化触媒を有する排気浄化装置が排気系に取り付けられた内燃機関と、走行用のパワーを出力可能な電動機と、電動機と電力のやりとりが可能なバッテリと、を備え、電動機からのパワーだけで走行する電動走行が可能なハイブリッド車およびこうしたハイブリッド車の制御方法に関する。
従来、この種のハイブリッド車としては、エンジンを始動したときにモータに異常が生じていないときには、エンジンの排気系に取り付けられた排気浄化装置の触媒の暖機が促進されるようエンジンを触媒暖機に適した運転状態として運転するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車では、触媒暖機を行なうことにより、エミッションの悪化を抑制している。
特開２００６−２４９９８３号公報
上述のハイブリッド車では、エンジンを触媒暖機に適した運転状態として運転しているときには、基本的にはバッテリからの電力によりモータから走行用のパワーを出力して走行しているが、アクセルペダルが大きく踏み込まれて走行用のパワーをバッテリからの電力では賄うことができないときには、触媒暖機に適した運転状態を中止してエンジンから走行用のパワーを出力して走行するようエンジンとモータとを制御することが行なわれている。このとき、触媒暖機が完了していないため、エミッションが悪化してしまう。特に、外気温が−１０℃以下となるような冷間時には、バッテリから出力可能な最大電力が小さくなり、走行用のパワーをバッテリからの電力では賄うことができない状態が多く発生するため、エミッションの悪化が顕著になってしまう。
本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、内燃機関の排気を浄化する触媒の暖機が完了していない状態で走行用のパワーをバッテリから出力可能な電力では賄うことができないときでもエミッションの悪化を抑制して走行用のパワーを出力して走行することを主目的とする。
本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明のハイブリッド車は、
走行用のパワーの出力が可能で排気を浄化する浄化触媒を有する排気浄化装置が排気系に取り付けられた内燃機関と、走行用のパワーを出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能なバッテリと、を備え、前記電動機からのパワーだけで走行する電動走行が可能なハイブリッド車であって、
前記バッテリの状態に応じて該バッテリから出力可能な最大電力である出力制限を設定する出力制限設定手段と、
走行に要求される走行用パワーを設定する走行用パワー設定手段と、
前記浄化触媒が暖機されて性能を発揮することができる状態である触媒暖機完了状態にあるか否かを判定する触媒暖機完了状態判定手段と、
前記触媒暖機完了状態判定手段により前記触媒暖機完了状態にないと判定されているときに前記設定された走行用パワーが前記設定された出力制限に相当するパワーより大きいときには、前記設定された走行用パワーから前記設定された出力制限に相当するパワーを減じて得られる第１のパワーが前記内燃機関から出力されて前記設定された走行用パワーで走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
この本発明のハイブリッド車では、浄化触媒が暖機されて性能を発揮することができる状態である触媒暖機完了状態にないときに走行に要求される走行用パワーがバッテリから出力可能な最大電力である出力制限に相当するパワーより大きいときには、走行用パワーから出力制限に相当するパワーを減じて得られる第１のパワーが内燃機関から出力されて走行用パワーで走行するよう内燃機関と電動機とを制御する。即ち、走行用パワーのうち第１のパワーを内燃機関から出力し、走行用パワーのうち残余の出力制限に相当するパワーはバッテリから出力して走行するのである。従って、走行用パワーを内燃機関から出力するものに比してエミッションの悪化を抑制することができる。この結果、触媒暖機完了状態にないときときでもエミッションの悪化を抑制して走行用パワーを出力して走行することができる。
こうした本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記触媒暖機完了状態判定手段により前記触媒暖機完了状態にないと判定されており且つ前記浄化触媒の暖機を促進する触媒暖機運転制御により前記内燃機関が制御されているときに前記設定された走行用パワーが前記設定された出力制限に相当するパワー以下のときには前記触媒暖機運転制御を伴って前記設定された走行用パワーにより走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記触媒暖機完了状態判定手段により前記触媒暖機完了状態にないと判定されており且つ前記浄化触媒の暖機を促進する触媒暖機運転制御により前記内燃機関が制御されているときに前記設定された走行用パワーが前記設定された出力制限に相当するパワーより大きいときには前記触媒暖機運転制御を中止して前記第１のパワーが前記内燃機関から出力されて前記設定された走行用パワーで走行するよう前記内燃機関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。即ち、触媒暖機運転制御により内燃機関を制御しているときに、走行用パワーが出力制限に相当するパワー以下のときには触媒暖機運転制御を伴って走行用パワーにより走行し、走行用パワーが出力制限に相当するパワーより大きいときには触媒暖機運転制御を中止して第１のパワーが内燃機関から出力され、残余のパワーがバッテリから出力されて走行用パワーで走行するのである。これにより、触媒暖機完了状態にないときときのエミッションの悪化を抑制して走行用パワーを出力して走行することができる。この場合、前記制御手段は、システム起動時に前記バッテリの温度が摂氏０度以下の所定温度未満のときにはシステム起動直後に前記内燃機関を始動すると共に前記触媒暖機運転制御を実行する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、早期に触媒暖機完了状態とすることができ、エミッションの悪化を抑制することができる。
また、本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記触媒暖機完了状態判定手段により前記触媒暖機完了状態にあると判定されているときに前記内燃機関の運転を伴って走行するときには、前記設定された走行用パワーと前記バッテリの充放電に必要な電力に相当するパワーとの和により得られる第２のパワーが前記内燃機関から出力されて前記設定された走行用パワーにより走行するよう前記内燃機関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。
さらに、本発明のハイブリッド車において、前記触媒暖機完了状態判定手段は、システム起動から前記内燃機関に吸入される吸入空気量の積算値が予め設定された閾値に至ったときに前記触媒暖機完了状態にあると判定する手段である、ものとすることもできる。もとより、触媒暖機完了状態判定手段としては、浄化触媒の温度が浄化触媒がその性能を十分に発揮する温度以上に至っているときに触媒暖機完了状態にあると判定するものとしてもよい。
また、本発明のハイブリッド車において、前記バッテリと電力のやりとりが可能で動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と車軸に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、を備え、前記電動機は車両のいずれかの車軸に動力を出力可能に取り付けられてなり、前記制御手段は前記内燃機関の運転に際して前記発電機を駆動制御する手段である、ものとすることもできる。
本発明のハイブリッド車の制御方法は、
走行用のパワーの出力が可能で排気を浄化する浄化触媒を有する排気浄化装置が排気系に取り付けられた内燃機関と、走行用のパワーを出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能なバッテリと、を備え、前記電動機からのパワーだけで走行する電動走行が可能なハイブリッド車の制御方法であって、
前記浄化触媒が暖機されて性能を発揮することができる状態である触媒暖機完了状態にないときに走行に要求される走行用パワーが前記バッテリから出力可能な最大電力である出力制限に相当するパワーより大きいときには、前記走行用パワーから前記出力制限に相当するパワーを減じて得られる第１のパワーが前記内燃機関から出力されて前記走行用パワーで走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する、
ことを特徴とする。
この本発明のハイブリッド車の制御方法では、浄化触媒が暖機されて性能を発揮することができる状態である触媒暖機完了状態にないときに走行に要求される走行用パワーがバッテリから出力可能な最大電力である出力制限に相当するパワーより大きいときには、走行用パワーから出力制限に相当するパワーを減じて得られる第１のパワーが内燃機関から出力されて走行用パワーで走行するよう内燃機関と電動機とを制御する。即ち、走行用パワーのうち第１のパワーを内燃機関から出力し、走行用パワーのうち残余の出力制限に相当するパワーはバッテリから出力して走行するのである。従って、走行用パワーを内燃機関から出力するものに比してエミッションの悪化を抑制することができる。この結果、触媒暖機完了状態にないときでもエミッションの悪化を抑制して走行用パワーを出力して走行することができる。
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。 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を触媒の暖機を促進するのに適した運転状態として運転しながら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。 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。 エンジン２２から走行用パワーＰｄｒｖを出力したときとエンジン２２から走行用パワーＰｄｒｖからバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）を減じたパワーを出力した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。 変形例のハイブリッド自動車３２０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４２０の構成の概略を示す構成図である。
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、車両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浄化装置（三元触媒）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は、ＣＰＵ２４ａを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ２４ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ２４ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ２４ｃ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。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、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，燃焼室内に取り付けられた圧力センサ１４３からの筒内圧力Ｐｉｎ，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，吸気管に取り付けられたエアフローメータ１４８からのエアフローメータ信号，同じく吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温，空燃比センサ１３５ａからの空燃比ＡＦ，酸素センサ１３５ｂからの酸素信号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、例えば、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。なお、エンジンＥＣＵ２４は、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に基づいてクランクシャフト２６の回転数即ちエンジン２２の回転数Ｎｅを演算したり、エアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｑａを積算することにより得られる吸入空気量積算値Ｇａを演算したり、エアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｑａとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいて体積効率（エンジン２２の１サイクルあたりの行程容積に対する１サイクルで実際に吸入される空気の容積の比）ＫＬを演算したりしている。
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。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。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。
実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の温度が０℃以下の所定温度（例えば、−６℃や−１０℃など）未満のときにイグニッションスイッチ８０がオンされると、システム起動すると共にその直後にモータＭＧ１を駆動してエンジン２２を始動する。そして、エンジン２２の運転状態が浄化装置１３４の触媒の暖機を促進するのに適した運転状態、例えば、エンジン２２の回転数Ｎｅをアイドル回転数より若干高い回転数Ｎｓｅｔでエンジン２２から若干のトルクＴｓｅｔが出力される運転ポイントで点火時期を通常より遅くして運転する運転状態となるようエンジン２２やモータＭＧ１を制御し、触媒の暖機が完了したときに前述のモータ運転モードとエンジン運転モードとを切り替えて走行する。触媒の暖機は、実施例では、吸入空気量積算値Ｇａがエンジン２２を運転したときに触媒の暖機が完了するのに要する積算値として予め設定した値としての所定値に至ったときに完了したと判断し、初期値として値０がセットされている触媒暖機完了フラグＦｃに値１をセットする。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の温度が所定温度以上のときにイグニッションスイッチ８０がオンされたときには、エンジン２２の始動は行なわれず、モータ運転モードによって走行し、エンジン２２の始動条件が成立したときにエンジン２２を始動し、触媒の暖機が行なわれてエンジン運転モードによる走行が行なわれる。
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、特に触媒の暖機が行なわれている際の動作について説明する。図５は、エンジン２２が運転されているときに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，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，触媒暖機完了フラグＦｃ，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。また、触媒暖機完了フラグＦｃは、エンジンＥＣＵ２４により設定されたものを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。
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＊と走行用パワーＰｄｒｖ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６に要求トルク設定用マップの一例を示す。走行用パワーＰｄｒｖ、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものに損失としてのロスＬｏｓｓを加え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で割ることによって求めることができる。
続いて、触媒暖機完了フラグＦｃが値０であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。触媒暖機完了フラグＦｃには、触媒暖機が完了していないときには値０がセットされており、触媒暖機が完了しているときには値１がセットされている。触媒暖機完了フラグＦｃが値０のときには、走行用パワーＰｄｒｖとバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに換算係数ｋを乗じてパワーに換算したバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）とを比較する（ステップＳ１３０）。
走行用パワーＰｄｒｖがバッテリ出力可能パワーより小さいのときには、浄化装置１３４の触媒の暖機を促進するのに適したエンジン２２の運転ポイントとしての回転数ＮｓｅｔとトルクＴｓｅｔをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊に設定し（ステップＳ１４０）、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Ｓ１９０）。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。エンジン２２を触媒の暖機を促進するのに適した運転状態として運転しながら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を図７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。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、モータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１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。なお、浄化装置１３４の触媒の暖機を促進するのに適したエンジン２２の運転ポイントとしてのトルクＴｓｅｔは小さな値であるから、エンジン２２が回転数Ｎｓｅｔで運転されているときにはモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊は小さな値が設定されることになる。図７の共線図では、図示の必要上、誇張させて記載されている。
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (1)
Tm1*=ρ・Te*/(1+ρ)+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、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（３）により計算すると共に（ステップＳ２００）、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（４）および式（５）により計算し（ステップＳ２１０）、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Ｓ２２０）。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。ここで、上述したように、浄化装置１３４の触媒の暖機を促進するのに適したエンジン２２の運転ポイントとしてのトルクＴｓｅｔは小さく、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊も小さいことを考えると、トルク指令Ｔｍ１＊を値０とすれば、仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐには要求トルクＴｒ＊を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除した値が設定される。そして、走行用パワーＰｄｒｖがバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）より小さいことを考慮すると、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊には、仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐ、即ち要求トルクＴｒ＊を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除した値が設定されることになる。なお、式（３）は、前述した図７の共線図から容易に導き出すことができる。
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (3)
Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (4)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (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Ｓ２３０）、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、触媒暖機を行なうため、エンジン２２の点火時期としては触媒暖機に適した点火時期で行なわれる。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。
ステップＳ１３０で走行用パワーＰｄｒｖがバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）より大きいと判定されると、走行用パワーＰｄｒｖからバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）を減じて得られるパワーをエンジン２２から出力すべき要求パワーＰｅ＊として設定すると共に（ステップＳ１５０）、エンジン２２の回転数ＮｅとトルクＴｅとの制約としてエンジン２２を効率よく運転する動作ラインと設定した要求パワーＰｅ＊とを用いて得られる回転数とトルクとをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定し（ステップＳ１６０）、設定した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを用いてモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を上述したステップＳ１９０〜Ｓ２２０の処理によって設定し、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Ｓ２３０）、駆動制御ルーチンを終了する。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８に示す。図中、二つの破線の曲線は、要求パワーＰｅ＊を走行用パワーＰｄｒｖとしたときの要求パワーＰｅ＊が一定となる場合と、要求パワーＰｅ＊を走行用パワーＰｄｒｖからバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）を減じたもの（Ｐｅ＊＝Ｐｄｒｖ−ｋ・Ｗｏｕｔ）としたときの要求パワーＰｅ＊が一定となる場合とを示す。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＊が一定の曲線との交点により求めることができ、この場合、回転数Ｎｅ１とトルクＴｅ１として求めることができる。エンジン２２から走行用パワーＰｄｒｖを出力したときとエンジン２２から走行用パワーＰｄｒｖからバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）を減じたパワーを出力した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を図９に示す。図中、破線がエンジン２２から走行用パワーＰｄｒｖを出力したときの供せ図であり、実線がエンジン２２から走行用パワーＰｄｒｖからバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）を減じたパワーを出力したときの共線図である。図８，９に示すように、エンジン２２から走行用パワーＰｄｒｖからバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）を減じたパワーを出力したときは、エンジン２２から走行用パワーＰｄｒｖを出力したときに比して、エンジン２２の回転数ＮｅもトルクＴｅも小さくなる。この結果、エンジン２２から走行用パワーＰｄｒｖからバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）を減じたパワーを出力したときは、エンジン２２から走行用パワーＰｄｒｖを出力したときに比して、エミッションの悪化を抑制することができる。なお、走行用パワーＰｄｒｖからバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）を減じて得られるパワーをエンジン２２から出力すべき要求パワーＰｅ＊として設定してバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で走行用パワーＰｄｒｖにより走行するよう制御すると、バッテリ５０からはバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）を出力することができるから、ステップＳ２１０で設定されるトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘによる制限、即ちバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔによる制限は行なわれず、仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐがモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定され、結果として、走行用パワーＰｄｒｖにより走行することができる。即ち、実施例では、走行用パワーＰｄｒｖがバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）より大きいときには、走行用パワーＰｄｒｖからバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）を減じて得られるパワーをエンジン２２から出力すべき要求パワーＰｅ＊として設定して制御することにより、走行用パワーＰｄｒｖを要求パワーＰｅ＊として設定して制御するときに比して、エミッションの悪化を抑制しながら走行用パワーＰｄｒｖを出力して走行することができるのである。
ステップＳ１２０で触媒暖機完了フラグＦｃが値１であると判定されたとき、即ち、触媒暖機が完了しているときには、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいてバッテリ５０を充放電するのに必要なパワーとしての充放電要求パワーＰｂ＊と走行用パワーＰｄｒｖとの和のパワーとして要求パワーＰｅ＊を設定すると共に（ステップＳ１７０）、設定した要求パワーＰｅ＊と動作ラインとを用いて得られる回転数とトルクとをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定し（ステップＳ１８０）、設定した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを用いてモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を上述したステップＳ１９０〜Ｓ２２０の処理によって設定し、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Ｓ２３０）、駆動制御ルーチンを終了する。いま、充放電要求パワーＰｂ＊が値０であるとすれば、要求パワーＰｅ＊には走行用パワーＰｄｒｖが設定されるから、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊には図８に例示する回転数Ｎｅ２，トルクＴｅ２が設定され、図９の破線の共線図のように動作することになる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、触媒暖機が完了していないときに走行用パワーＰｄｒｖがバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）以下のときには、浄化装置１３４の触媒の暖機を促進するのに適したエンジン２２の運転ポイントとしての回転数ＮｓｅｔとトルクＴｓｅｔをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊に設定してエンジン２２を触媒暖機運転しながら走行用パワーＰｄｒｖにより走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２を制御することにより、エミッションの悪化を抑制することができる。また、触媒暖機が完了していないときに走行用パワーＰｄｒｖがバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）より大きいときには、走行用パワーＰｄｒｖからバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）を減じて得られるパワーをエンジン２２から出力すべき要求パワーＰｅ＊として設定し、エンジン２２から要求パワーＰｅ＊が出力されると共に走行用パワーＰｄｒｖにより走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２を制御することにより、走行用パワーＰｄｒｖを要求パワーＰｅ＊として設定して制御するときに比して、エミッションの悪化を抑制しながら走行用パワーＰｄｒｖを出力して走行することができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２が運転されており且つ触媒暖機が完了していないときに走行用パワーＰｄｒｖがバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）より大きいときには、走行用パワーＰｄｒｖからバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）を減じて得られるパワーをエンジン２２から出力すべき要求パワーＰｅ＊として設定し、エンジン２２から要求パワーＰｅ＊が出力されると共に走行用パワーＰｄｒｖにより走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するものとしたが、エンジン２２の運転を停止しながらモータ運転モードによりモータ走行している最中にエンジン２２を始動する条件が成立し、エンジン２２を始動したときに触媒暖機が完了しておらず且つ走行用パワーＰｄｒｖがバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）より大きいときには、走行用パワーＰｄｒｖからバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）を減じて得られるパワーをエンジン２２から出力すべき要求パワーＰｅ＊として設定し、エンジン２２から要求パワーＰｅ＊が出力されると共に走行用パワーＰｄｒｖにより走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２を制御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が運転されており且つ触媒暖機が完了していないときに走行用パワーＰｄｒｖがバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）より大きいときには、走行用パワーＰｄｒｖからバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）を減じて得られるパワーをエンジン２２から出力すべき要求パワーＰｅ＊として設定し、エンジン２２から要求パワーＰｅ＊が出力されると共に走行用パワーＰｄｒｖにより走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するものとしたが、イグニッションスイッチ８０をオンしてから最初に触媒暖機が完了するまでに走行用パワーＰｄｒｖがバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）より大きいときにのみ、走行用パワーＰｄｒｖからバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）を減じて得られるパワーをエンジン２２から出力すべき要求パワーＰｅ＊として設定し、エンジン２２から要求パワーＰｅ＊が出力されると共に走行用パワーＰｄｒｖにより走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２を制御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、バッテリ５０の温度が０℃以下の所定温度未満のときにイグニッションスイッチ８０がオンされたときには、システム起動すると共にその直後にモータＭＧ１を駆動してエンジン２２を始動し、エンジン２２の運転状態が浄化装置１３４の触媒の暖機を促進するのに適した運転状態とするものとしたが、バッテリ５０の温度が０℃以下の所定温度未満のときにイグニッションスイッチ８０がオンされても、システム起動と共にエンジン２２を始動しないものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の運転状態が浄化装置１３４の触媒の暖機を促進するのに適した運転状態とするのに、エンジン２２の回転数Ｎｅをアイドル回転数より若干高い回転数Ｎｓｅｔでエンジン２２から若干のトルクＴｓｅｔが出力される運転ポイントで点火時期を通常より遅くして運転する運転状態となるようエンジン２２やモータＭＧ１を制御するものとしたが、エンジン２２の回転数Ｎｅをアイドル回転数より若干高い回転数Ｎｓｅｔとするがエンジン２２からはトルクが出力されないようにすると共に点火時期を通常より遅くして運転する運転状態となるようエンジン２２やモータＭＧ１を制御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１０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１０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１１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。
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２から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に出力すると共にモータＭＧ２からの動力を減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸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３２０に例示するように、駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸に変速機３３０を介してモータＭＧを取り付け、モータＭＧの回転軸にクラッチ３２９を介してエンジン２２を接続する構成とし、エンジン２２からの動力をモータＭＧの回転軸と変速機３３０とを介して駆動軸に出力すると共にモータＭＧからの動力を変速機３３０を介して駆動軸に出力するものとしてもよい。あるいは、図１３の変形例のハイブリッド自動車４２０に例示するように、エンジン２２からの動力を変速機４３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された車軸に出力すると共にモータＭＧからの動力を駆動輪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）に出力するものとしてもよい。即ち、走行用の動力を出力するエンジンと走行用の動力を出力する電動機とを備えるものであれば如何なるタイプのハイブリッド自動車としてもよいのである。
実施例では、本発明をハイブリッド自動車２０の形態として説明したが、自動車以外の車両の形態としてもよいし、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、三元触媒を有する浄化装置１３４が排気系に取り付けられたエンジン２２が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、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くバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とバッテリ５０の電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０から放電してもよい最大許容電力である出力制限Ｗｏｕｔを演算するバッテリＥＣＵ５２が「出力制限設定手段」に相当し、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定すると共に設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものに損失としてのロスＬｏｓｓを加えた値として走行用パワーＰｄｒｖを設定する図５の駆動制御ルーチンのステップＳ１１０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「走行用パワー設定手段」に相当し、吸入空気量積算値Ｇａがエンジン２２を運転したときに触媒の暖機が完了するのに要する積算値として予め設定した値としての所定値に至ったときに触媒の暖機が完了したと判断して初期値として値０がセットされている触媒暖機完了フラグＦｃに値１をセットするエンジンＥＣＵ２４が「触媒暖機完了状態判定手段」に相当し、触媒暖機が完了していないときに走行用パワーＰｄｒｖがバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）以下のときには、浄化装置１３４の触媒の暖機を促進するのに適したエンジン２２の運転ポイントとしての回転数ＮｓｅｔとトルクＴｓｅｔをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊に設定すると共にエンジン２２を触媒暖機運転しながら走行用パワーＰｄｒｖにより走行するようモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信し、触媒暖機が完了していないときに走行用パワーＰｄｒｖがバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）より大きいときには、走行用パワーＰｄｒｖからバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）を減じて得られるパワーをエンジン２２から出力すべき要求パワーＰｅ＊として設定し、エンジン２２から要求パワーＰｅ＊が出力されると共に走行用パワーＰｄｒｖにより走行するようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊とモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信する図５の駆動制御ルーチンのステップＳ１２０〜Ｓ２３０を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊を受信してエンジン２２を制御するエンジンＥＣＵ２４と、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信してモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータＥＣＵ４０とが「制御手段」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。「バッテリ」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、発電機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。「出力制限設定手段」としては、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とバッテリ５０の電池温度Ｔｂとに基づいて出力制限Ｗｏｕｔを演算するものに限定されるものではなく、残容量（ＳＯＣ）や電池温度Ｔｂの他に例えばバッテリ５０の内部抵抗などに基づいて演算するものなど、バッテリの状態に応じてバッテリから出力可能な最大電力である出力制限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。「走行用パワー設定手段」としては、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定すると共に設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものに損失としてのロスＬｏｓｓを加えた値として走行用パワーＰｄｒｖを設定するものに限定されるものではなく、アクセル開度Ａｃｃだけに基づいて要求トルクを設定すると共にこの要求トルクに基づいて走行用パワーを設定するものや走行経路が予め設定されているものにあっては走行経路における走行位置に基づいて要求トルクを設定すると共にこの要求トルクに基づいて走行用パワーを設定するものなど、走行に要求される走行用パワー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。「触媒暖機完了状態判定手段」としては、吸入空気量積算値Ｇａがエンジン２２を運転したときに触媒の暖機が完了するのに要する積算値として予め設定した値としての所定値に至ったときに触媒の暖機が完了したと判断して初期値として値０がセットされている触媒暖機完了フラグＦｃに値１をセットするものに限定されるものではなく、浄化装置１３４に三元触媒の温度を検出する温度センサを取り付け、温度センサによって検出された温度に基づいて触媒暖機の完了を判定するものとしてもよく、浄化触媒が暖機されて性能を発揮することができる状態である触媒暖機完了状態にあるか否かを判定するものであれば如何なるものとしても構わない。「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、「制御手段」としては、触媒暖機が完了していないときに走行用パワーＰｄｒｖがバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）以下のときには、浄化装置１３４の触媒の暖機を促進するのに適したエンジン２２の運転ポイントとしての回転数ＮｓｅｔとトルクＴｓｅｔをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊に設定すると共にエンジン２２を触媒暖機運転しながら走行用パワーＰｄｒｖにより走行するようエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御し、触媒暖機が完了していないときに走行用パワーＰｄｒｖがバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）より大きいときには、走行用パワーＰｄｒｖからバッテリ出力可能パワー（ｋ・Ｗｏｕｔ）を減じて得られるパワーをエンジン２２から出力すべき要求パワーＰｅ＊として設定し、エンジン２２から要求パワーＰｅ＊が出力されると共に走行用パワーＰｄｒｖにより走行するようエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するものに限定されるものではなく、触媒暖機完了状態判定手段により触媒暖機完了状態にないと判定されているときに走行用パワーがバッテリの出力制限に相当するパワーより大きいときには、走行用パワーから出力制限に相当するパワーを減じて得られる第１のパワーが内燃機関から出力されて走行用パワーで走行するよう内燃機関と電動機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。
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。
本発明は、ハイブリッド車の製造産業などに利用可能である。
２０，１２０，２２０，３２０，４２０ 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、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、１３５ａ 空燃比センサ、１３５ｂ 酸素センサ、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、１４７ 外気温センサ、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、３２９ クラッチ、３３０，４３０ 変速機、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (7)

  1. 走行用のパワーの出力が可能で排気を浄化する浄化触媒を有する排気浄化装置が排気系に取り付けられた内燃機関と、走行用のパワーを出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能なバッテリと、を備え、前記電動機からのパワーだけで走行する電動走行が可能なハイブリッド車であって、
    前記バッテリの状態に応じて該バッテリから出力可能な最大電力である出力制限を設定する出力制限設定手段と、
    走行に要求される走行用パワーを設定する走行用パワー設定手段と、
    前記浄化触媒が暖機されて性能を発揮することができる状態である触媒暖機完了状態にあるか否かを判定する触媒暖機完了状態判定手段と、
    前記触媒暖機完了状態判定手段により前記触媒暖機完了状態にないと判定されているときに前記設定された走行用パワーが前記設定された出力制限に相当するパワーより大きいときには、前記設定された走行用パワーから前記設定された出力制限に相当するパワーを減じて得られる第１のパワーが前記内燃機関から出力されて前記設定された走行用パワーで走行するよう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。
  2. 請求項１記載のハイブリッド車であって、
    前記制御手段は、前記触媒暖機完了状態判定手段により前記触媒暖機完了状態にないと判定されており且つ前記浄化触媒の暖機を促進する触媒暖機運転制御により前記内燃機関が制御されているときに前記設定された走行用パワーが前記設定された出力制限に相当するパワー以下のときには前記触媒暖機運転制御を伴って前記設定された走行用パワーにより走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記触媒暖機完了状態判定手段により前記触媒暖機完了状態にないと判定されており且つ前記浄化触媒の暖機を促進する触媒暖機運転制御により前記内燃機関が制御されているときに前記設定された走行用パワーが前記設定された出力制限に相当するパワーより大きいときには前記触媒暖機運転制御を中止して前記第１のパワーが前記内燃機関から出力されて前記設定された走行用パワーで走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する手段である、
    ハイブリッド車。
  3. 請求項２記載のハイブリッド車であって、
    前記制御手段は、システム起動時に前記バッテリの温度が摂氏０度以下の所定温度未満のときにはシステム起動直後に前記内燃機関を始動すると共に前記触媒暖機運転制御を実行する手段である、
    ハイブリッド車。
  4. 請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載のハイブリッド車であって、
    前記制御手段は、前記触媒暖機完了状態判定手段により前記触媒暖機完了状態にあると判定されているときに前記内燃機関の運転を伴って走行するときには、前記設定された走行用パワーと前記バッテリの充放電に必要な電力に相当するパワーとの和により得られる第２のパワーが前記内燃機関から出力されて前記設定された走行用パワーにより走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する手段である、
    ハイブリッド車。
  5. 請求項１ないし４のいずれか１つの請求項に記載のハイブリッド車であって、
    前記触媒暖機完了状態判定手段は、システム起動から前記内燃機関に吸入される吸入空気量の積算値が予め設定された閾値に至ったときに前記触媒暖機完了状態にあると判定する手段である、
    ハイブリッド車。
  6. 請求項１ないし５のいずれか１つの請求項に記載のハイブリッド車であって、
    前記バッテリと電力のやりとりが可能で動力を入出力可能な発電機と、
    前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と車軸に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、
    を備え、
    前記電動機は、車両のいずれかの車軸に動力を出力可能に取り付けられてなり、
    前記制御手段は、前記内燃機関の運転に際して前記発電機を駆動制御する手段である、
    ハイブリッド車。
  7. 走行用のパワーの出力が可能で排気を浄化する浄化触媒を有する排気浄化装置が排気系に取り付けられた内燃機関と、走行用のパワーを出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能なバッテリと、を備え、前記電動機からのパワーだけで走行する電動走行が可能なハイブリッド車の制御方法であって、
    前記浄化触媒が暖機されて性能を発揮することができる状態である触媒暖機完了状態にないときに走行に要求される走行用パワーが前記バッテリから出力可能な最大電力である出力制限に相当するパワーより大きいときには、前記走行用パワーから前記出力制限に相当するパワーを減じて得られる第１のパワーが前記内燃機関から出力されて前記走行用パワーで走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する、
    ことを特徴とするハイブリッド車の制御方法。
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