JP5176862B2 - 動力出力装置およびその制御方法並びに車両 - Google Patents

Description

本発明は、動力出力装置およびその制御方法並びに車両に関する。

従来、この種の動力出力装置としては、エンジンと、第１モータと、エンジンの出力軸と第１モータのロータとがそれぞれキャリアとサンギヤとに接続された遊星歯車機構と、この遊星歯車機構のリングギヤにロータが接続された第２モータと、第１モータおよび第２モータと電力をやり取りするバッテリとを備え、車両に搭載された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、バッテリの状態に応じて設定される入出力制限と第１モータの目標出力に対してバッテリの充電側および放電側で共通の電力幅（ヒステリシス幅）だけ広い範囲内で設定された第１モータの仮出力との偏差をもって第２モータの出力許容範囲を設定し、この範囲内で要求トルクが駆動軸に出力されるようエンジンと二つのモータとを制御する。これらの電力幅（ヒステリシス幅）は、第１モータの目標出力を中心としてバッテリの入力制限や出力制限の絶対値が小さいほど狭くなる幅に設定することにより、バッテリ状態が良好なときには第２モータから駆動軸に安定した動力を出力し、入力制限や出力制限の絶対値が小さくバッテリ状態が悪化しているときにはバッテリの過充電や過放電を防止するものとしている。
特開２００４−３５７４５９号公報

上述の動力出力装置では、バッテリの低温時には放電可能な最大電力より充電可能な最大電力が小さくなる特性を有する例えばリチウムイオン電池などの二次電池をバッテリとして用いると、駆動軸への安定した動力の出力とバッテリの適正な保護との両立を図ることができない場合がある。即ち、第１モータの仮出力を用いて設定される第２モータの出力許容範囲は、バッテリの入出力制限と第１モータの目標出力との差分により得られる第２モータの実際の出力許容範囲に比してバッテリの充電側や放電側へ最大で同じ電力幅分だけズレることになり、バッテリの高温時には駆動軸への安定した動力の出力とバッテリの保護とを図ることができるものとしても、バッテリの低温時には駆動軸への安定した動力の出力のためにバッテリの充電と放電とを許容する程度が同程度となってバッテリの特性に応じた充放電を行なうことができない。

本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに車両は、駆動軸への安定したトルクの出力と二次電池の特性に応じた充放電とをより適正に行なうことを主目的とする。

本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに車両は、少なくとも上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の動力出力装置は、
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との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と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、を備える動力出力装置であって、
前記発電機および前記電動機と電力のやり取りが可能で第１の所定温度未満では放電可能な最大電力より充電可能な最大電力が小さくなる充放電特性を有する二次電池と、
前記二次電池の充放電特性に基づいて該二次電池を充放電する際の最大許容電力としての入出力制限を設定する入出力制限設定手段と、
前記駆動軸に要求される要求トルクに基づいて前記内燃機関を運転すべき目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイントを設定する目標運転ポイント設定手段と、
前記設定された内燃機関の目標運転ポイントにおける目標回転数で該内燃機関が運転されるよう前記発電機から出力すべき発電機目標トルクを設定する発電機目標トルク設定手段と、
前記設定された発電機目標トルクと前記要求トルクとに基づいて前記駆動軸に前記要求トルクが出力されるよう前記電動機から出力すべき電動機目標トルクを設定する電動機目標トルク設定手段と、
前記設定された発電機目標トルクに対応する前記発電機の目標出力に対して前記二次電池の充電側への電力幅である所定の充電側電力幅および前記二次電池の放電側への電力幅である所定の放電側電力幅だけ広い範囲内でそれまでに設定されている前記発電機の制御用出力ができるだけ保持されるよう前記発電機の制御用出力を設定する発電機制御用出力設定手段と、
前記設定された入出力制限と前記設定された発電機の制御用出力との差分により前記電動機の出力が許容される出力許容範囲を設定する電動機出力許容範囲設定手段と、
前記設定された電動機の出力許容範囲を用いて前記設定された電動機目標トルクを制限して前記電動機の制御用トルクを設定する電動機制御用トルク設定手段と、
前記内燃機関が前記設定された目標運転ポイントで運転されると共に前記発電機から前記設定された発電機目標トルクが出力され前記電動機から前記設定された電動機の制御用トルクが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制御手段と、を備え、
前記発電機制御用出力設定手段は、前記二次電池の温度が前記第１の所定温度以下の温度である第２の所定温度以上のときには前記所定の充電側電力幅と前記所定の放電側電力幅とをいずれも所定電力として前記発電機の制御用出力を設定し、前記二次電池の温度が前記第２の所定温度未満のときには前記所定の充電側電力幅を前記所定電力とすると共に前記所定の放電側電力幅を前記所定電力より小さい電力として前記発電機の制御用出力を設定する手段である、
ことを要旨とする。

この本発明の動力出力装置では、駆動軸に要求される要求トルクに基づいて内燃機関を運転すべき目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイントを設定すると共に設定した内燃機関の目標運転ポイントにおける目標回転数で内燃機関が運転されるよう発電機から出力すべき発電機目標トルクを設定し、設定された発電機目標トルクに対応する発電機の目標出力に対して二次電池の充電側への電力幅である所定の充電側電力幅および二次電池の放電側への電力幅である所定の放電側電力幅だけ広い範囲内でそれまでに設定されている発電機の制御用出力ができるだけ保持されるよう発電機の制御用出力を設定し、二次電池の充放電特性に基づいて設定された二次電池を充放電する際の最大許容電力としての入出力制限と設定された発電機の制御用出力との差分により電動機の出力が許容される出力許容範囲を設定し、設定された発電機目標トルクと要求トルクとに基づいて駆動軸に要求トルクが出力されるように設定された電動機から出力すべき電動機目標トルクを設定された電動機の出力許容範囲を用いて制限して電動機の制御用トルクを設定し、内燃機関が設定された目標運転ポイントで運転されると共に発電機から設定された発電機目標トルクが出力され電動機から設定された電動機の制御用トルクが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。ここで、二次電池の充放電特性は、第１の所定温度未満では放電可能な最大電力より充電可能な最大電力が小さくなる特性であり、そして、発電機の制御用出力については、二次電池の温度が第１の所定温度以下の温度である第２の所定温度以上のときには所定の充電側電力幅と所定の放電側電力幅とをいずれも所定電力として発電機の制御用出力を設定し、二次電池の温度が第２の所定温度未満のときには所定の充電側電力幅を所定電力とすると共に所定の放電側電力幅を所定電力より小さい電力として発電機の制御用出力を設定するのである。したがって、電池温度が第２の所定温度以上のときには駆動軸への安定したトルクの出力を図ることができるのに対し、電池温度が第２の所定温度未満のときには、発電機の制御用出力が発電機の目標出力に対して二次電池の充電側より放電側が小さくなる範囲内で設定され、電動機の出力許容範囲が入出力制限と発電機の目標出力との差分により得られる許容範囲に比して二次電池の放電側より充電側が小さくなる範囲に設定されるから、二次電池の充電が抑制されると共に放電が許容され、二次電池の特性に応じた充放電を行なうことができる。この結果、駆動軸への安定したトルクの出力と二次電池の特性に応じた充放電とをより適正に行なうことができる。ここで、「３軸式動力入出力手段」は、シングルピニオン式やダブルピニオン式の遊星歯車機構であるものとすることもできるし、デファレンシャルギヤであるものとすることもできる。

こうした本発明の動力出力装置において、前記発電機制御用出力設定手段は、前記二次電池の温度が前記第２の所定温度未満の温度である第３の所定温度以下のときには前記所定の放電側電力幅を値０として前記発電機の制御用出力を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、二次電池の温度が第３の所定温度未満のときには二次電池の充電の抑制と放電の許容とがより確実に行なわれるから、二次電池の温度が第２の所定温度未満のときに二次電池の特性に応じた充放電をより適正に行なうことができる。

また、本発明の動力出力装置において、前記発電機制御用出力設定手段は、前記二次電池の温度が前記第２の所定温度未満のときには前記所定の放電側電力幅として前記二次電池の温度が前記第２の所定温度より低くなるほど前記所定電力より小さくなる電力を用いて前記発電機の制御用出力を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、二次電池の温度変化により発電機の制御用出力が急変するのが抑制されるから、二次電池の温度が第２の所定温度未満のときに駆動軸への安定したトルクの出力を図ることができる。

本発明の車両は、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、内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との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と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、を備える動力出力装置であって、前記発電機および前記電動機と電力のやり取りが可能で第１の所定温度未満では放電可能な最大電力より充電可能な最大電力が小さくなる充放電特性を有する二次電池と、前記二次電池の充放電特性に基づいて該二次電池を充放電する際の最大許容電力としての入出力制限を設定する入出力制限設定手段と、前記駆動軸に要求される要求トルクに基づいて前記内燃機関を運転すべき目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイントを設定する目標運転ポイント設定手段と、前記設定された内燃機関の目標運転ポイントにおける目標回転数で該内燃機関が運転されるよう前記発電機から出力すべき発電機目標トルクを設定する発電機目標トルク設定手段と、前記設定された発電機目標トルクと前記要求トルクとに基づいて前記駆動軸に前記要求トルクが出力されるよう前記電動機から出力すべき電動機目標トルクを設定する電動機目標トルク設定手段と、前記設定された発電機目標トルクに対応する前記発電機の目標出力に対して前記二次電池の充電側への電力幅である所定の充電側電力幅および前記二次電池の放電側への電力幅である所定の放電側電力幅だけ広い範囲内でそれまでに設定されている前記発電機の制御用出力ができるだけ保持されるよう前記発電機の制御用出力を設定する発電機制御用出力設定手段と、前記設定された入出力制限と前記設定された発電機の制御用出力との差分により前記電動機の出力が許容される出力許容範囲を設定する電動機出力許容範囲設定手段と、前記設定された電動機の出力許容範囲を用いて前記設定された電動機目標トルクを制限して前記電動機の制御用トルクを設定する電動機制御用トルク設定手段と、前記内燃機関が前記設定された目標運転ポイントで運転されると共に前記発電機から前記設定された発電機目標トルクが出力され前記電動機から前記設定された電動機の制御用トルクが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制御手段と、を備え、前記発電機制御用出力設定手段は、前記二次電池の温度が前記第１の所定温度以下の温度である第２の所定温度以上のときには前記所定の充電側電力幅と前記所定の放電側電力幅とをいずれも所定電力として前記発電機の制御用出力を設定し、前記二次電池の温度が前記第２の所定温度未満のときには前記所定の充電側電力幅を前記所定電力とすると共に前記所定の放電側電力幅を前記所定電力より小さい電力として前記発電機の制御用出力を設定する手段である、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。

この本発明の車両では、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、駆動軸への安定したトルクの出力と二次電池の特性に応じた充放電とをより適正に行なうことができる効果など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、
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との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と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやり取りが可能で第１の所定温度未満では放電可能な最大電力より充電可能な最大電力が小さくなる充放電特性を有する二次電池と、を備え、
（ａ）前記駆動軸に要求される要求トルクに基づいて前記内燃機関を運転すべき目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイントを設定すると共に該設定した内燃機関の目標運転ポイントにおける目標回転数で該内燃機関が運転されるよう前記発電機から出力すべき発電機目標トルクを設定し、
（ｂ）前記設定された発電機目標トルクに対応する前記発電機の目標出力に対して前記二次電池の充電側への電力幅である所定の充電側電力幅および前記二次電池の放電側への電力幅である所定の放電側電力幅だけ広い範囲内でそれまでに設定されている前記発電機の制御用出力ができるだけ保持されるよう前記発電機の制御用出力を設定し、
（ｃ）前記二次電池の充放電特性に基づいて設定された該二次電池を充放電する際の最大許容電力としての入出力制限と前記設定された発電機の制御用出力との差分により前記電動機の出力が許容される出力許容範囲を設定し、
（ｄ）前記設定された発電機目標トルクと前記要求トルクとに基づいて前記駆動軸に前記要求トルクが出力されるように設定された前記電動機から出力すべき電動機目標トルクを前記設定された電動機の出力許容範囲を用いて制限して前記電動機の制御用トルクを設定し、
（ｅ）前記内燃機関が前記設定された目標運転ポイントで運転されると共に前記発電機から前記設定された発電機目標トルクが出力され前記電動機から前記設定された電動機の制御用トルクが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、
動力出力装置の制御方法であって、
前記ステップ（ｂ）は、前記二次電池の温度が前記第１の所定温度以下の温度である第２の所定温度以上のときには前記所定の充電側電力幅と前記所定の放電側電力幅とをいずれも所定電力として前記発電機の制御用出力を設定し、前記二次電池の温度が前記第２の所定温度未満のときには前記所定の充電側電力幅を前記所定電力とすると共に前記所定の放電側電力幅を前記所定電力より小さい電力として前記発電機の制御用出力を設定する、
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では、駆動軸に要求される要求トルクに基づいて内燃機関を運転すべき目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイントを設定すると共に設定した内燃機関の目標運転ポイントにおける目標回転数で内燃機関が運転されるよう発電機から出力すべき発電機目標トルクを設定し、設定された発電機目標トルクに対応する発電機の目標出力に対して二次電池の充電側への電力幅である所定の充電側電力幅および二次電池の放電側への電力幅である所定の放電側電力幅だけ広い範囲内でそれまでに設定されている発電機の制御用出力ができるだけ保持されるよう発電機の制御用出力を設定し、二次電池の充放電特性に基づいて設定された二次電池を充放電する際の最大許容電力としての入出力制限と設定された発電機の制御用出力との差分により電動機の出力が許容される出力許容範囲を設定し、設定された発電機目標トルクと要求トルクとに基づいて駆動軸に要求トルクが出力されるように設定された電動機から出力すべき電動機目標トルクを設定された電動機の出力許容範囲を用いて制限して電動機の制御用トルクを設定し、内燃機関が設定された目標運転ポイントで運転されると共に発電機から設定された発電機目標トルクが出力され電動機から設定された電動機の制御用トルクが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。ここで、二次電池の充放電特性は、第１の所定温度未満では放電可能な最大電力より充電可能な最大電力が小さくなる特性であり、そして、発電機の制御用出力については、二次電池の温度が第１の所定温度以下の温度である第２の所定温度以上のときには所定の充電側電力幅と所定の放電側電力幅とをいずれも所定電力として発電機の制御用出力を設定し、二次電池の温度が第２の所定温度未満のときには所定の充電側電力幅を所定電力とすると共に所定の放電側電力幅を所定電力より小さい電力として発電機の制御用出力を設定するのである。したがって、電池温度が第２の所定温度以上のときには駆動軸への安定したトルクの出力を図ることができるのに対し、電池温度が第２の所定温度未満のときには、発電機の制御用出力が発電機の目標出力に対して二次電池の充電側より放電側が小さくなる範囲内で設定され、電動機の出力許容範囲が入出力制限と発電機の目標出力との差分により得られる許容範囲に比して二次電池の放電側より充電側が小さくなる範囲に設定されるから、二次電池の充電が抑制されると共に放電が許容され、二次電池の特性に応じた充放電を行なうことができる。この結果、駆動軸への安定したトルクの出力と二次電池の特性に応じた充放電とをより適正に行なうことができる。ここで、「３軸式動力入出力手段」は、シングルピニオン式やダブルピニオン式の遊星歯車機構であるものとすることもできるし、デファレンシャルギヤであるものとすることもできる。

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、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。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクシャフト２６に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号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も演算している。

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、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に取り付けられた電流センサ５３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５３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を充放電可能な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、充電側を負，放電側を正として、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２に電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値との関係の一例を示し、図３にバッテリ５０の残容量ＳＯＣと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す。図２中、点線は出力制限Ｗｏｕｔの基本値の正負を反転させたものを示し、第１温度Ｔｂ１は入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に値０が設定されるときの負の電池温度Ｔｂを示す。図示するように、実施例では、バッテリ５０として電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ（例えば、０℃や５℃，１０℃など）未満では放電可能な最大電力より充電可能な最大電力が小さくなる充放電特性を有するリチウムイオン二次電池を用いると共に、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満で第１温度Ｔｂ１より大きい範囲では出力制限Ｗｏｕｔより入力制限Ｗｉｎの絶対値が小さくなるよう各基本値を設定するものとしたから、バッテリ５０の充放電特性に基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値が設定されるものとなる。この特性は、低温時に電池の内部抵抗が比較的大きい状態で充電により電池電圧が急変すると高温時に比してリチウムが不可逆的に析出するなどの不都合が生じやすくなることなどに基づく。

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，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の電池温度Ｔｂ，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、バッテリ５０の電池温度Ｔｂは、バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１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。さらに、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ５０の充放電特性が反映されるようバッテリ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を乗じたものからバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊を減じて更にロスＬｏｓｓを加えたものとして計算することができる。ここで、充放電要求パワーＰｂ＊は、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが目標範囲（例えば、５５％以上６５％以下の範囲など）より大きいときには放電要求として正の値が設定され、目標値より小さいときには充電要求として負の値が設定されたものを用いることができる。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＊に基づいてエンジン２２を運転すべき運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１２０）。この設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいて行なわれる。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。

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＊を計算し（ステップＳ１３０）、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の仮の値としての仮トルクＴｍ２ｔｍｐを式（３）により計算する（ステップＳ１４０）。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の一例を図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、式（３）は、図７の共線図から容易に導き出すことができる。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (1)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (3)

こうしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ２の仮トルクＴｍ２ｔｍｐとを計算すると、計算したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とを乗じて消費電力を正，発電電力を負とするモータＭＧ１の目標出力Ｐｍ１として計算する（ステップＳ１５０）。そして、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎおよび出力制限ＷｏｕｔからモータＭＧ１の出力をそれぞれ減じてモータＭＧ２の出力制限を設定する際のこのモータＭＧ１の出力（以下、モータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓという）の設定に用いる充電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｄｏｗｎに所定値Ｈｉｓｒｅｆを設定すると共に（ステップＳ１６０）、入力したバッテリ５０の電池温度Ｔｂを調べ（ステップＳ１７０）、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ以上のときには、モータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓの設定に用いる放電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｄｏｗｎにも所定値Ｈｉｓｒｅｆを設定する（ステップＳ１８０）。ここで、所定温度Ｔｂｒｅｆは、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの基本値を設定する際に用いられる図２に例示した温度である。充放電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｄｏｗｎ，Ｈｉｓｕｐおよび所定値Ｈｉｓｒｅｆについては、次に説明する。

続いて、設定された充放電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｄｏｗｎ，Ｈｉｓｕｐと前回このルーチンを実行したときに設定されたモータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓ（前回Ｐｍ１ｈｉｓ）とを用いてモータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓを次式（４）により設定する（ステップＳ２００）。図８にモータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓを設定する様子を示す。図中、太い実線はモータＭＧ１の目標出力Ｐｍ１を示し、破線はモータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓを示す。図８や式（４）に示すように、モータＭＧ１の前回Ｐｍ１ｈｉｓがモータＭＧ１の目標出力Ｐｍ１より放電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｕｐだけ大きい値とモータＭＧ１の目標出力Ｐｍ１より充電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｄｏｗｎだけ小さい値との範囲内にあるときには前回Ｐｍ１ｈｉｓが仮出力Ｐｍ１ｈｉｓとして設定され、前回Ｐｍ１ｈｉｓがこの範囲内にないときにはその範囲内となるように仮出力Ｐｍ１ｈｉｓが変更され設定される。モータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓは、後述するモータＭＧ２の出力制限Ｐｍ２ｍｉｎ，Ｐｍ２ｍａｘおよびトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘの計算に直接反映されるため、モータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓを目標出力Ｐｍ１に対して充放電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｄｏｗｎ，Ｈｉｓｕｐ（ここでは、いずれも所定値Ｈｉｓｒｅｆ）だけ広い範囲内でできる限り一定となるよう調整することにより、モータＭＧ２のトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘが頻繁に変更されるのを抑止するのである。したがって、充電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｄｏｗｎは、モータＭＧ１の目標出力Ｐｍ１より電力を発電する側、即ち目標出力Ｐｍ１よりバッテリ５０の充電側の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓを用いてモータＭＧ２のトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを計算するための電力幅ということができ、放電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｕｐは、モータＭＧ１の目標出力Ｐｍ１より電力を消費する側、即ち目標出力Ｐｍ１よりバッテリ５０の放電側の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓを用いてモータＭＧ２のトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを計算するための電力幅ということができる。また、所定値Ｈｉｓｒｅｆは、実施例では、モータＭＧ２のトルク制限Ｔｉｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘの急変を抑制して運転者への違和感を低減することができる値として実験などにより予め定めた値を用いるものとした。

Pm1his=min(max(前回Pm1his,Pm1-Hisdown),Pm1+Hisup) (4)

こうしてモータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓを設定すると、入力したバッテリの入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔから設定したモータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓを減じることによりモータＭＧ２から出力してもよいパワーの上下限としての出力制限Ｐｍ２ｍｉｎ，Ｐｍ２ｍａｘを次式（５），（６）により計算すると共に（ステップＳ２１０）、計算したモータＭＧ２の出力制限Ｐｍ２ｍｉｎ，Ｐｍ２ｍａｘ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を式（７），（８）により計算し（ステップＳ２２０）、計算したトルク制限Ｔｍ２ｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘで仮トルク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Ｓ２３０）。なお、モータＭＧ２の出力制限Ｐｍ２ｍｉｎ，Ｐｍ２ｍａｘを設定する処理は、モータＭＧ２の出力パワーが許容される出力許容範囲の上限値，下限値を設定する処理であるから、モータＭＧ２の出力許容範囲を設定する処理ということができる。

Pm2min=Win-Pm1his (5)
Pm2max=Wout-Pm1his (6)
Tm2min=Pm1his/Nm2 (7)
Tm2max=Pm1his/Nm2 (8)

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Ｓ２４０）、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。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。こうした制御により、バッテリ５０の電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ以上のときには、モータＭＧ２のトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘが頻繁に変更されるのを抑止することができ、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊に基づく安定したトルクを出力しながら走行することができる。

ステップＳ１７０でバッテリ５０の電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満のときには、入力した電池温度Ｔｂに基づいて放電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｕｐを設定し（ステップＳ１９０）、設定した充放電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｄｏｗｎ，Ｈｉｓｕｐを用いてモータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓを設定すると共に（ステップＳ２００）、設定したモータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓに基づいてモータＭＧ２の出力制限Ｐｍ２ｍｉｎ，Ｐｍ２ｍａｘおよびトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを計算し（ステップＳ２１０，Ｓ２１０）、計算したトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘで仮トルクＴｍ２ｔｍｐを制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ２３０）、設定したエンジン２２のエンジン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＊とをそれぞれエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とに送信して（ステップＳ２４０）、駆動制御ルーチンを終了する。ここで、放電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｕｐは、実施例では、電池温度Ｔｂと放電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｕｐとのとの関係を予め定めて放電側ヒステリシス幅設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、電池温度Ｔｂが与えられると記憶したマップから対応する放電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｕｐを導出して設定するものとした。図９に放電側ヒステリシス幅設定用マップの一例を示す。図示するように、放電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｕｐは、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満の範囲で低くなるほど所定値Ｈｉｓｒｅｆより小さくなると共に電池温度Ｔｂが第２温度Ｔｂ２以下では値０が設定される。第２温度Ｔｂ２は、実施例では、図２に例示した第１温度Ｔｂ１より高い負の温度（例えば、−１０℃や−５℃など）を用いるものとした。

いま、バッテリ５０が低温の状態で走行中にアクセルペダル８３が踏み込まれ、正側のトルクの出力により電力消費しているモータＭＧ１の目標出力Ｐｍ１が正側で値０に向けて小さくなる過渡状態を考える。このとき、モータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓは、目標出力Ｐｍ１が変化しても仮出力Ｐｍ１ｈｉｓができるだけ保持されるよう、図８の時間ｔ１〜時間ｔ２に示すように目標出力Ｐｍ１より充電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｄｏｗｎだけ小さい値から目標出力Ｐｍ１より放電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｕｐだけ大きい値に移行することが考えられ、モータＭＧ２に制御上許容される最大出力パワーである出力制限Ｐｍ２ｍａｘ（＝Ｗｏｕｔ−Ｐｍ１ｈｉｓ）は実際に許容される最大出力パワー（Ｗｏｕｔ−Ｐｍ１）より小さくなる。ここで、仮に、電池温度Ｔｂに拘わらず充放電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｄｏｗｎ，Ｈｉｓｕｐに共に同じ所定値Ｈｉｓｒｅｆが設定されているものとすると、低温時にはバッテリ５０を保護すべく入力制限Ｗｉｎの絶対値を十分小さく設定しているにも拘わらず、モータＭＧ２の出力制限Ｐｍ２ｍａｘが入力制限Ｗｉｎをも下回った状態でバッテリ５０が過大な電力により充電されてしまい、バッテリ５０を保護することができない場合が生じる。そこで、実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満の低温時には、放電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｕｐを所定値Ｈｉｓｒｅｆより小さく（例えば、電池温度Ｔｂが第２温度Ｔｂ２以下では値０などに）設定することによりバッテリ５０の保護を図るのである。即ち、バッテリ５０の低温時には、放電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｕｐを充電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｄｏｗｎより小さく設定することによって、モータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓを目標出力Ｐｍ１に対してバッテリ５０の充電側より放電側が小さくなる範囲内で設定し、モータＭＧ２の出力制限Ｐｍ２ｍａｘ，Ｐｍ２ｍｉｎにより定められる出力許容範囲を、モータＭＧ１の目標出力Ｐｍ１とバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの差分により得られる実際の許容範囲に比してバッテリ５０の放電側にズレる程度より充電側にズレる程度が小さくなるように（例えば、電池温度Ｔｂが第２温度Ｔｂ２以下では充電側にはズレないように）設定するから、バッテリ５０の特性に応じた充放電を行なうことができる。この結果、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ以上のときには駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊に基づく安定したトルクを出力しながら走行することができると共に電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満のときにはバッテリ５０の特性に応じた充放電を行なうことができるものとなる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、バッテリ５０の電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ以上のときには充放電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｄｏｗｎ，Ｈｉｓｕｐにいずれも所定値Ｈｉｓｒｅｆを設定し、バッテリ５０の電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満のときには充電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｄｏｗｎに所定値Ｈｉｓｒｅｆを設定すると共に放電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｕｐに所定値Ｈｉｓｒｅｆより小さい値を設定し、モータＭＧ１の目標出力Ｐｍ１に対して設定した充放電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｄｏｗｎ，Ｈｉｓｕｐだけ広い範囲内でできるだけ保持されるようモータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１を設定してモータＭＧ２の仮トルクＴｍ２ｔｍｐを制限するから、駆動軸へのリングギヤ軸３２ａへの安定したトルクの出力とバッテリ５０の特性に応じた充放電とをより適正に行なうことができる。しかも、バッテリ５０の電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満のときでも、充電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｄｏｗｎや放電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｕｐを設定してモータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓを設定するから、リングギヤ軸３２ａへの安定したトルクの出力を図ることができる。さらに、バッテリ５０の電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満の温度である第２温度Ｔｂ２以下のときには放電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｕｐに値０を設定するから、バッテリ５０の充電の抑制と放電の許容とがより確実に行なわれ、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満のときにバッテリ５０の特性に応じた充放電をより適正に行なうことができる。また、バッテリ５０の電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆより低くなるほど放電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｕｐに所定値Ｈｉｓｒｅｆより小さくなる値が設定され、電池温度Ｔｂの変化によりモータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓが急変するのが抑制されるから、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満のときでもリングギヤ軸３２ａへの安定したトルクの出力を図ることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満のときには、放電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｕｐとして、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆより低くなるほど所定値Ｈｉｓｒｅｆより小さくなる値を設定すると共に第２温度Ｔｂ２以下では値０を設定するものとしたが、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆより低くなるほど所定値Ｈｉｓｒｅｆより小さくなる値を設定すると共に第２温度Ｔｂ２以下では値０より大きい所定値Ｈｉｓｒｅｆ２を設定するものとしてもよいし、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満では所定値Ｈｉｓｒｅｆより小さく値０より大きい所定値Ｈｉｓｒｅｆ３を設定するものとしてもよいし、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満では値０を設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、バッテリ５０の電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ以上のときには充放電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｄｏｗｎ，Ｈｉｓｕｐにいずれも所定値Ｈｉｓｒｅｆを設定する一方で電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満のときには充電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｄｏｗｎに所定値Ｈｉｓｒｅｆを設定すると共に放電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｕｐに所定値Ｈｉｓｒｅｆより小さい値を設定するものとしたが、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆより低く第２温度Ｔｂ２より高い所定温度Ｔｂｒｅｆ２以上のときには充放電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｄｏｗｎ，Ｈｉｓｕｐにいずれも所定値Ｈｉｓｒｅｆを設定する一方で電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ２未満のときには充電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｄｏｗｎに所定値Ｈｉｓｒｅｆを設定すると共に放電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｕｐに所定値Ｈｉｓｒｅｆより小さい値を設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、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）に出力するものとしてもよい。

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、自動車以外の車両や船舶，航空機などの移動体に搭載される動力出力装置の形態や建設設備などの移動しない設備に組み込まれた動力出力装置の形態としても構わない。さらに、こうした動力出力装置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ＭＧ１が「発電機」に相当し、動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「二次電池」に相当し、バッテリ５０の電池温度Ｔｂに基づいて即ちバッテリ５０の充放電特性に基づいて基本値を設定すると共に残容量ＳＯＣに基づいて基本値を補正することによりバッテリ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を設定するバッテリＥＣＵ５２が「入出力制限設定手段」に相当し、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＊に対応するエンジン２２の要求パワーＰｅ＊を設定し要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２を運転すべき運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する図４の駆動制御ルーチンのステップＳ１１０，Ｓ１２０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「目標運転ポイント設定手段」に相当し、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で運転されるようモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算してモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する図４の駆動制御ルーチンのステップＳ１３０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「発電機目標トルク設定手段」に相当し、要求トルクＴｒ＊とモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とに基づいてモータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクＴｍ２ｔｍｐを計算する図４の駆動制御ルーチンのステップＳ１４０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「電動機目標トルク設定手段」に相当し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に対応する目標出力Ｐｍ１を計算すると共に充電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｄｏｗｎに所定値Ｈｉｓｒｅｆを設定し電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満か否かに応じて放電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｕｐを設定し目標出力Ｐｍ１と充放電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｄｏｗｎ，Ｈｉｓｕｐとを用いてできるだけ保持されるようモータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓを設定する図４の駆動制御ルーチンのステップＳ１５０〜Ｓ２００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「発電機制御用出力設定手段」に相当し、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔとモータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓとの差分によりモータＭＧ２の出力制限Ｐｍ２ｍｉｎ，Ｐｍ２ｍａｘを計算する図４の駆動制御ルーチンのステップＳ２１０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「電動機出力許容範囲設定手段」に相当し、モータＭＧ２の出力制限Ｐｍ２ｍｉｎ，Ｐｍ２ｍａｘを回転数Ｎｍ２で割ってモータＭＧ２のトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを計算しこれらで仮トルクＴｍ２ｔｍｐを制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する図４の駆動制御ルーチンのステップＳ２２０，Ｓ２３０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「電動機制御用トルク設定手段」に相当し、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をそれぞれエンジンＥＣＵ２４，モータＥＣＵ４０に送信する図４の駆動制御ルーチンのステップＳ２４０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０と目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に基づいてエンジン２２を制御するエンジンＥＣＵ２４とトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するモータ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。「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であっても構わない。「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、駆動軸と内燃機関の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ものであれば如何なるものとしても構わない。「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。「二次電池」としては、リチウムイオン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、発電機および電動機と電力のやり取りが可能で第１の所定温度未満では放電可能な最大電力より充電可能な最大電力が小さくなる充放電特性を有するものであれば如何なるタイプの二次電池であっても構わない。「入出力制限設定手段」としては、バッテリ５０の電池温度Ｔｂと残容量ＳＯＣとに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算するものに限定されるものではなく、電池温度Ｔｂや残容量ＳＯＣ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、二次電池の充放電特性に基づいて二次電池を充放電する際の最大許容電力としての入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。「目標運転ポイント設定手段」としては、要求トルクＴｒ＊に対応する要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２を運転すべき運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定するものに限定されるものではなく、駆動軸に要求される要求トルクに基づいて内燃機関を運転すべき目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイント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。「発電機目標トルク設定手段」としては、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で運転されるようモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算してモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算するものに限定されるものではなく、設定された内燃機関の目標運転ポイントにおける目標回転数で内燃機関が運転されるよう発電機から出力すべき発電機目標トルク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。「電動機目標トルク設定手段」としては、要求トルクＴｒ＊とモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とに基づいてモータＭＧ２の仮トルクＴｍ２ｔｍｐを計算するものに限定されるものではなく、設定された発電機目標トルクと要求トルクとに基づいて駆動軸に要求トルクが出力されるよう電動機から出力すべき電動機目標トルク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。「発電機制御用出力設定手段」としては、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に対応する目標出力Ｐｍ１を計算すると共に充放電側ヒステリシス幅Ｈｉｓｄｏｗｎ，Ｈｉｓｕｐを設定してできるだけ保持されるようモータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓを設定するものに限定されるものではなく、設定された発電機目標トルクに対応する発電機の目標出力に対して二次電池の充電側への電力幅である所定の充電側電力幅および二次電池の放電側への電力幅である所定の放電側電力幅だけ広い範囲内でそれまでに設定されている発電機の制御用出力ができるだけ保持されるよう発電機の制御用出力を設定するものにおいて、二次電池の温度が第１の所定温度以下の温度である第２の所定温度以上のときには所定の充電側電力幅と所定の放電側電力幅とをいずれも所定電力として発電機の制御用出力を設定し、二次電池の温度が第２の所定温度未満のときには所定の充電側電力幅を所定電力とすると共に所定の放電側電力幅を所定電力より小さい電力として発電機の制御用出力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。「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、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に基づいてエンジン２２を制御すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するものに限定されるものではなく、内燃機関が設定された目標運転ポイントで運転されると共に発電機から設定された発電機目標トルクが出力され電動機から設定された電動機の制御用トルクが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、動力出力装置や車両の製造産業などに利用可能である。

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。 バッテリ５０の電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本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。 モータＭＧ１の仮出力Ｐｍ１ｈｉｓを設定する様子の一例を示す説明図である。 放電側ヒステリシス幅設定用マップ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。

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）、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）、５３ 電流センサ、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、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (5)

1. 内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との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と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、を備える動力出力装置であって、
   前記発電機および前記電動機と電力のやり取りが可能で第１の所定温度未満では放電可能な最大電力より充電可能な最大電力が小さくなる充放電特性を有する二次電池と、
   前記二次電池の充放電特性に基づいて該二次電池を充放電する際の最大許容電力としての入出力制限を設定する入出力制限設定手段と、
   前記駆動軸に要求される要求トルクに基づいて前記内燃機関を運転すべき目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイントを設定する目標運転ポイント設定手段と、
   前記設定された内燃機関の目標運転ポイントにおける目標回転数で該内燃機関が運転されるよう前記発電機から出力すべき発電機目標トルクを設定する発電機目標トルク設定手段と、
   前記設定された発電機目標トルクと前記要求トルクとに基づいて前記駆動軸に前記要求トルクが出力されるよう前記電動機から出力すべき電動機目標トルクを設定する電動機目標トルク設定手段と、
   前記設定された発電機目標トルクに対応する前記発電機の目標出力に対して前記二次電池の充電側への電力幅である所定の充電側電力幅および前記二次電池の放電側への電力幅である所定の放電側電力幅だけ広い範囲内でそれまでに設定されている前記発電機の制御用出力ができるだけ保持されるよう前記発電機の制御用出力を設定する発電機制御用出力設定手段と、
   前記設定された入出力制限と前記設定された発電機の制御用出力との差分により前記電動機の出力が許容される出力許容範囲を設定する電動機出力許容範囲設定手段と、
   前記設定された電動機の出力許容範囲を用いて前記設定された電動機目標トルクを制限して前記電動機の制御用トルクを設定する電動機制御用トルク設定手段と、
   前記内燃機関が前記設定された目標運転ポイントで運転されると共に前記発電機から前記設定された発電機目標トルクが出力され前記電動機から前記設定された電動機の制御用トルクが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制御手段と、を備え、
   前記発電機制御用出力設定手段は、前記二次電池の温度が前記第１の所定温度以下の温度である第２の所定温度以上のときには前記所定の充電側電力幅と前記所定の放電側電力幅とをいずれも所定電力として前記発電機の制御用出力を設定し、前記二次電池の温度が前記第２の所定温度未満のときには前記所定の充電側電力幅を前記所定電力とすると共に前記所定の放電側電力幅を前記所定電力より小さい電力として前記発電機の制御用出力を設定する手段である、
   動力出力装置。
2. 請求項１記載の動力出力装置であって、
   前記発電機制御用出力設定手段は、前記二次電池の温度が前記第２の所定温度未満の温度である第３の所定温度以下のときには前記所定の放電側電力幅を値０として前記発電機の制御用出力を設定する手段である、
   動力出力装置。
3. 請求項１または２記載の動力出力装置であって、
   前記発電機制御用出力設定手段は、前記二次電池の温度が前記第２の所定温度未満のときには前記所定の放電側電力幅として前記二次電池の温度が前記第２の所定温度より低くなるほど前記所定電力より小さくなる電力を用いて前記発電機の制御用出力を設定する手段である、
   動力出力装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に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車両。
5. 内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との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と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやり取りが可能で第１の所定温度未満では放電可能な最大電力より充電可能な最大電力が小さくなる充放電特性を有する二次電池と、を備え、
   （ａ）前記駆動軸に要求される要求トルクに基づいて前記内燃機関を運転すべき目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイントを設定すると共に該設定した内燃機関の目標運転ポイントにおける目標回転数で該内燃機関が運転されるよう前記発電機から出力すべき発電機目標トルクを設定し、
   （ｂ）前記設定された発電機目標トルクに対応する前記発電機の目標出力に対して前記二次電池の充電側への電力幅である所定の充電側電力幅および前記二次電池の放電側への電力幅である所定の放電側電力幅だけ広い範囲内でそれまでに設定されている前記発電機の制御用出力ができるだけ保持されるよう前記発電機の制御用出力を設定し、
   （ｃ）前記二次電池の充放電特性に基づいて設定された該二次電池を充放電する際の最大許容電力としての入出力制限と前記設定された発電機の制御用出力との差分により前記電動機の出力が許容される出力許容範囲を設定し、
   （ｄ）前記設定された発電機目標トルクと前記要求トルクとに基づいて前記駆動軸に前記要求トルクが出力されるように設定された前記電動機から出力すべき電動機目標トルクを前記設定された電動機の出力許容範囲を用いて制限して前記電動機の制御用トルクを設定し、
   （ｅ）前記内燃機関が前記設定された目標運転ポイントで運転されると共に前記発電機から前記設定された発電機目標トルクが出力され前記電動機から前記設定された電動機の制御用トルクが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、
   動力出力装置の制御方法であって、
   前記ステップ（ｂ）は、前記二次電池の温度が前記第１の所定温度以下の温度である第２の所定温度以上のときには前記所定の充電側電力幅と前記所定の放電側電力幅とをいずれも所定電力として前記発電機の制御用出力を設定し、前記二次電池の温度が前記第２の所定温度未満のときには前記所定の充電側電力幅を前記所定電力とすると共に前記所定の放電側電力幅を前記所定電力より小さい電力として前記発電機の制御用出力を設定する、
   ことを特徴とする動力出力装置の制御方法。

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