(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力を出力する原動機と、該原動機の出力した動力の少なくとも一部を用いて発電し得る発電機と、発電された電力または発電後に蓄積された電力を用いて駆動軸に出力される動力が所望の動力となるよう運転される電動機と、を備えた動力出力装置であって、
前記原動機に対する要求動力を、所定のパラメータに基づいて求める要求動力導出手段と、
求められた前記要求動力に基づいて、前記原動機の動作点を制御する動作点制御手段と、
を備え、
前記動作点制御手段は、前記原動機の動作点を制御する際の基準動作線として、前記原動機の回転数とトルクとの関係において、各回転数毎の最大トルクをプロットして得られる最大トルク線よりもトルクが低い所定の動作線を予め設定し、定常時においては、求められた前記要求動力に基づいて、前記原動機の動作点を前記基準動作線に沿って移動するように制御すると共に、
求められた前記要求動力の増加時においては、前記基準動作線に関わらず、前記原動機の回転数をほぼ維持したまま、前記原動機のトルクを増やして、前記原動機から出力される動力が前記要求動力と等しくなるよう、前記原動機の動作点を制御することを特徴とする動力出力装置。
【請求項２】
請求項１に記載の動力出力装置において、
前記動作点制御手段は、前記原動機の回転数をほぼ維持したまま、前記原動機のトルクを増やして、前記原動機から出力される動力が前記要求動力と等しくなるよう、前記原動機の動作点を制御した後、前記原動機から出力される動力をほぼ維持したまま、前記原動機の動作点を前記基準動作線まで戻すよう制御することを特徴とする動力出力装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の動力出力装置において、
前記原動機がエンジンからなる場合に、前記動作点制御手段は、前記エンジンのスロットルバルブの開度または吸気弁の開閉タイミングを調整することにより、前記原動機のトルクを増やすことを特徴とする動力出力装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちの任意の一つに記載の動力出力装置を搭載したハイブリッド車両であって、
前記駆動軸に出力される動力によって車輪を駆動することを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項５】
動力を出力する原動機と、該原動機の出力した動力の少なくとも一部を用いて発電し得る発電機と、発電された電力または発電後に蓄積された電力を用いて駆動軸に出力される動力が所望の動力となるよう運転される電動機と、を備えた動力出力装置における前記原動機の動作点を制御する方法であって、
（ａ）前記原動機の動作点を制御する際の基準動作線として、前記原動機の回転数とトルクとの関係において、各回転数毎の最大トルクをプロットして得られる最大トルク線よりもトルクが低い所定の動作線を用意する工程と、
（ｂ）前記原動機に対する要求動力を、所定のパラメータに基づいて求める工程と、
（ｃ）求められた前記要求動力に基づいて、前記原動機の動作点を前記基準動作線に沿って移動するように制御する工程と、
（ｄ）前記要求動力が増加した時には、前記基準動作線に関わらず、前記原動機の回転数をほぼ維持したまま、前記原動機のトルクを増やして、前記原動機から出力される動力が前記要求動力と等しくなるよう、前記原動機の動作点を制御する工程と、
を備える原動機の動作点制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド車両などに用いられる動力出力装置に関し、詳しくは、動力を出力する原動機と、この原動機の出力した動力の少なくとも一部を用いて発電する発電機と、発電された電力または発電後に蓄積された電力を用いて駆動軸に出力される動力が所望の動力となるよう運転される電動機とを備えた動力出力装置、およびそれを搭載したハイブリッド車両並びに原動機の動作点制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃料の燃焼により動力を出力するガソリンレシプロエンジンなどの原動機の燃費や排ガス浄化性能の飛躍的な向上と車両の走行性能の確保との両立を目的として、いわゆるハイブリッド車両の構成が種々提案されている。ハイブリッド車両は大きく分けると、原動機により発電機を駆動して発電を行ない、発電した電力で電動機を駆動して車両の推進力を得るシリーズハイブリッド方式と、駆動軸に原動機と電動機とをそれぞれ結合し、原動機と電動機とにより車両の推進力を得るパラレルハイブリッド方式と知られている。いずれの方式でも、原動機から出力された動力を、駆動軸に任意の回転数およびトルクで出力することができる。従って、原動機は運転効率の高い動作点を選択して運転することができるため、ハイブリッド車両は原動機のみを駆動源とする従来の車両に比べて省資源性および排気浄化性に優れている。
【０００３】
これらの方式のうち、例えば、パラレルハイブリッド方式の車両では、原動機であるエンジンから出力された動力の一部は動力調整装置により駆動軸に伝達される。残余の動力は動力調整装置によって電力に変換される。この電力はバッテリに蓄電されたり、エンジン以外の動力源としての電動機を駆動するのに用いられる。
【０００４】
動力調整装置としては、例えば、回転軸を有する電動発電機と、駆動軸とエンジンの出力軸と電動発電機の回転軸とにそれぞれ結合された３軸を有するプラネタリギヤと、を用いた機械分配型動力調整装置や、エンジンの出力軸に結合されたロータと駆動軸に結合されたロータとを備える対ロータ電動機を用いた電気分配型動力調整装置などを適用することができる。
【０００５】
対ロータ電動機では、既に知られている通り、２つのロータ間の回転数差、即ちすべり量を制御することによって、一方のロータから他方のロータに機械的な動力を伝達しつつ、残余の動力を電力として取り出すことができる。また、電力を供給することによって、機械的な動力を増加させつつ他方のロータに伝達することもできる。また、プラネタリギヤは、周知の通り、３軸のうち２軸の回転数およびトルクが決まると残余の回転軸の回転数およびトルクが決まる性質を有している。かかる性質に基づき、例えばエンジンのの出力軸に結合された回転軸から入力された機械的な動力の一部を駆動軸に出力しつつ、残る回転軸に結合された電動発電機によって残余の動力を電力として取り出すことができる。また、この電動発電機に電力を供給することにより、エンジンから出力された動力を増大して駆動軸に伝達することも可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、ハイブリッド車両では、原動機であるエンジンは運転効率の高い動作点を選択して運転することが可能である。そこで、従来では、エンジンの動作点を、運転効率の比較的高い最大トルク線に沿うように制御していた。ここで、最大トルク線とは、エンジンの回転数−トルク特性において、各回転数毎のトルクが最大となるポイントをそれぞれ結んで成る曲線である。
【０００７】
しかしながら、このように、エンジンの動作点を最大トルク線に沿うように制御すると、次のような問題があった。
【０００８】
即ち、例えば、走行中に運転者がアクセルペダルを踏み込んで急加速を要求した場合、車両の駆動軸に出力すべき要求動力が増大するため、エンジンに対する要求動力も急増する。このとき、エンジンの動作点は、上記した制御によって、その時点での回転数において最大のトルクとなっているため、その時点の回転数では、それ以上トルクを上昇させることができず、エンジンから出力される動力は、すぐには上記した要求動力と等しくはならない。しかも、エンジンの動作点は、エンジンの回転数の上昇に伴って最大トルク線に沿って徐々に移動することになるが、エンジンの回転数の上昇を伴うので、イナーシャ（慣性）加速のために動力が必要となり、そのため、エンジンの動作点が、エンジンから上記要求動力と等しい動力が実際に出力される点に至るまでに、かなりの時間がかかり、応答性が悪いという問題があった。
【０００９】
従って、本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、原動機に対する要求動力が急増しても、直ちに、原動機からその要求動力を出力させることができる動力出力装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記した目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の動力出力装置は、動力を出力する原動機と、該原動機の出力した動力の少なくとも一部を用いて発電し得る発電機と、発電された電力または発電後に蓄積された電力を用いて駆動軸に出力される動力が所望の動力となるよう運転される電動機と、を備えた動力出力装置であって、
前記原動機に対する要求動力を、所定のパラメータに基づいて求める要求動力導出手段と、
求められた前記要求動力に基づいて、前記原動機の動作点を制御する動作点制御手段と、
を備え、
前記動作点制御手段は、前記原動機の動作点を制御する際の基準動作線として、前記原動機の回転数とトルクとの関係において、各回転数毎の最大トルクをプロットして得られる最大トルク線よりもトルクが低い所定の動作線を予め設定し、定常時においては、求められた前記要求動力に基づいて、前記原動機の動作点を前記基準動作線に沿って移動するように制御すると共に、
求められた前記要求動力の増加時においては、前記基準動作線に関わらず、前記原動機の回転数をほぼ維持したまま、前記原動機のトルクを増やして、前記原動機から出力される動力が前記要求動力となるよう、前記原動機の動作点を制御することを要旨とする。
【００１１】
このように、本発明の動力出力装置では、基準動作線として最大トルク線よりもトルクの低い動作線を採用し、定常時においては、原動機の動作点をその基準動作線に沿って移動させるようにし、原動機に対する要求動力が増加したときには、その基準動作線に関わらず、原動機の回転数をほぼ維持したまま、原動機のトルクを増やして、原動機から出力される動力が要求動力となるように、原動機の動作点を制御する。
【００１２】
従って、本発明の動力出力装置によれば、原動機に対する要求動力が急増しても、原動機の回転数の上昇を伴うことなく、原動機のトルクが増加して、原動機から出力される動力は直ちに要求動力と等しくなるため、原動機の動作点が、原動機から要求動力と等しい動力が実際に出力される点に至るまでの時間が短くてすみ、応答性に優れている。
【００１３】
また、本発明の動力出力装置において、
前記動作点制御手段は、前記原動機の回転数をほぼ維持したまま、前記原動機のトルクを増やして、前記原動機から出力される動力が前記要求動力と等しくなるよう、前記原動機の動作点を制御した後、前記原動機から出力される動力をほぼ維持したまま、前記原動機の動作点を前記基準動作線まで戻すよう制御することが望ましい。
【００１４】
このように制御することによって、要求動力を満たしたまま、スムースに、定常時における基準動作線に沿った動作点制御に戻すことができる。
【００１５】
また、本発明の動力出力装置において、
前記原動機がエンジンからなる場合に、前記動作点制御手段は、前記エンジンのスロットルバルブの開度または吸気弁の開閉タイミングを調整することにより、前記原動機のトルクを増やすことが好ましい。
【００１６】
このように、スロットルバルブの開度または吸気弁の開閉タイミングを調整することによって、原動機（エンジン）のトルクを所望のトルクまで素早く増やすことができる。
【００１７】
本発明のハイブリッド車両は、上記した動力出力装置を搭載したハイブリッド車両であって、
前記駆動軸に出力される動力によって車輪を駆動することを要旨とする。
【００１８】
本発明のハイブリッド車両によれば、例えば、走行中に運転者がアクセルペダルを踏み込んで急加速を要求した場合でも、直ちに、原動機から要求出力と等しい動力を引き出せるので、運転者の要求に即応することができる。
【００１９】
本発明の原動機動作点制御方法は、動力を出力する原動機と、該原動機の出力した動力の少なくとも一部を用いて発電し得る発電機と、発電された電力または発電後に蓄積された電力を用いて駆動軸に出力される動力が所望の動力となるよう運転される電動機と、を備えた動力出力装置における前記原動機の動作点を制御する方法であって、
（ａ）前記原動機の動作点を制御する際の基準動作線として、前記原動機の回転数とトルクとの関係において、各回転数毎の最大トルクをプロットして得られる最大トルク線よりもトルクが低い所定の動作線を設定する工程と、
（ｂ）前記原動機に対する要求動力を、所定のパラメータに基づいて求める工程と、
（ｃ）求められた前記要求動力に基づいて、前記原動機の動作点を前記基準動作線に沿って移動するように制御する工程と、
（ｄ）前記要求動力が増加した時には、前記基準動作線に関わらず、前記原動機の回転数をほぼ維持したまま、前記原動機のトルクを増やして、前記原動機から出力される動力が前記要求動力と等しくなるよう、前記原動機の動作点を制御する工程と、
を備えることを要旨とする。
【００２０】
本発明の原動機動作点制御方法によれば、上記した本発明の動力出力装置の場合と同様に、原動機に対する要求動力が急増しても、原動機の回転数の上昇を伴うことなく、原動機のトルクが増加して、原動機から出力される動力は直ちに要求動力と等しくなるため、原動機の動作点が、原動機から要求動力と等しい動力が実際に出力される点に至るまでの時間が短くてすみ、応答性に優れている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（１）実施例の構成
はじめに、本発明の一実施例の構成について図１を用いて説明する。図１は本発明の一実施例としての動力出力装置を搭載したハイブリッド車両の概略構成を示す構成図である。
【００２２】
このハイブリッド車両の構成は大きくは、駆動力を発生する動力系統と、その制御系統と、駆動源からの駆動力を駆動輪１１６、１１８に伝達する動力伝達系統と、運転操作部等とからなっている。
【００２３】
また、上記動力系統はエンジン１５０を含む系統とモータＭＧ１，ＭＧ２を含む系統とからなっており、制御系統は、エンジン１５０の運転を主に制御するための電子制御ユニット（以下、ＥＦＩＥＣＵと呼ぶ）１７０と、モータＭＧ１，ＭＧ２の運転を主に制御する制御ユニット１９０と、ＥＦＩＥＣＵ１７０および制御ユニット１９０に必要な信号を検出し入出力する種々のセンサ部とからなっている。
【００２４】
なお、ＥＦＩＥＣＵ１７０および制御ユニット１９０の内部構成は具体的には図示していないが、これらはそれぞれ内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するワンチップ・マイクロコンピュータであり、ＣＰＵがＲＯＭに記録されたプログラムに従い、以下に示す種々の制御処理を行なうよう構成されている。
【００２５】
ＥＦＩＥＣＵ１７０および制御ユニット１９０による制御によって、エンジン１５０からの動力を受け、更にプラネタリギヤ１２０により、このエンジン１５０の動力に対して、モータＭＧ１，ＭＧ２の動力あるいは発電により調整された動力を駆動軸１１２に出力する構成を、以下では、動力出力装置１１０と呼ぶ。
【００２６】
動力出力装置１１０におけるエンジン１５０は、スロットルバルブ２６１を介して吸入口２００から空気を吸入すると共に、燃料噴射弁１５１からガソリンを噴射し、吸入した空気と噴射したガソリンとで混合気を生成する。このとき、スロットルバルブ２６１は、アクチュエータ２６２によって開閉駆動される。エンジン１５０は、生成した混合気を吸気弁１５３を介して燃焼室１５２に吸入し、この混合気の爆発により押し下げられるピストン１５４の運動をクランクシャフト１５６の回転運動に変換する。この爆発は、イグナイタ１５８からディストリビュータ１６０を介して導かれた高電圧によって点火プラグ１６２が形成した電気火花によって混合気が点火され燃焼することで生じる。燃焼により生じた排気は、排気口２０２を通って大気中に排出される。
【００２７】
また、エンジン１５０は、吸気弁１５３の開閉タイミングを変更する機構、いわゆる連続可変バルブタイミング機構（以下、ＶＶＴという）１５７を備える。このＶＶＴ１５７は、吸気弁１５３を開閉駆動する吸気カムシャフト（図示せず）のクランク角に対する位相を進角または遅角することにより、吸気弁１５３の開閉タイミングを調整する。
【００２８】
一方、エンジン１５０の運転は、ＥＦＩＥＣＵ１７０により制御されている。例えば、スロットルバルブ２６１は、その開度（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２６３によって得られる検出信号に基づき、ＥＦＩＥＣＵ１７０によりアクチュエータ２６２を用いて、所望の開度となるようにフィードバック制御されている。また、上記したＶＶＴ１５７における吸気カムシャフトの位相の進角および遅角も、吸気カムシャフトのポジションを検出するカムシャフトポジションセンサ２６４により得られる検出信号に基づいて、ＥＦＩＥＣＵ１７０により目標の位相となるようフィードバック制御がなされる。その他には、エンジン１５０の回転数に応じた点火プラグ１６２の点火時期制御や、吸入空気量に応じた燃料噴射量制御などがある。
【００２９】
また、エンジン１５０のこのような制御を可能とするために、ＥＦＩＥＣＵ１７０には、上記したスロットルバルブポジションセンサ２６３やカムシャフトポジションセンサ２６４の他にも、エンジン１５０の運転状態を示す種々のセンサが接続されている。例えば、クランクシャフト１５６の回転数と回転角度を検出するためにディストリビュータ１６０に設けられた回転数センサ１７６及び回転角度センサ１７８や、イグニッションキーの状態を検出するスタータスイッチ１７９などが、接続されている。なお、その他のセンサ，スイッチなどの図示は省略した。
【００３０】
次に、図１に示すモータＭＧ１，ＭＧ２の概略構成について説明する。モータＭＧ１は、同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１３２と、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータ１３３とを備える。ステータ１３３は、無方向性電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、ケース１１９に固定されている。このモータＭＧ１は、ロータ１３２に備えられた永久磁石による磁界とステータ１３３に備えられた三相コイルによって形成される磁界との相互作用によりロータ１３２を回転駆動する電動機として動作し、場合によってはこれらの相互作用によりステータ１３３に備えられた三相コイルの両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。
【００３１】
モータＭＧ２も、モータＭＧ１と同様に同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１４２と、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータ１４３とを備える。モータＭＧ２のステータ１４３も無方向性電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、ケース１１９に固定されている。このモータＭＧ２もモータＭＧ１と同様に、電動機あるいは発電機として動作する。
【００３２】
これらのモータＭＧ１，ＭＧ２は、スイッチングを行なうトランジスタ（図示せず）を各々６個ずつ内蔵した第１および第２の駆動回路１９１，１９２を介して、バッテリ１９４および制御ユニット１９０に電気的に接続されている。制御ユニット１９０からは、第１および第２の駆動回路１９１，１９２内のトランジスタを駆動する制御信号が出力されている。各駆動回路１９１，１９２内の６個のトランジスタは、ソース側とシンク側となるよう２個ずつペアで配置されることによりトランジスタインバータを構成している。制御ユニット１９０によりソース側とシンク側のトランジスタのオン時間の割合を制御信号により順次制御し、三相コイルの各相に流れる電流を、ＰＷＭ制御によって擬似的な正弦波にすると、三相コイルにより、回転磁界が形成され、これらのモータＭＧ１，ＭＧ２が駆動される。
【００３３】
モータＭＧ１，ＭＧ２の制御を含むハイブリッド車両の運転状態の制御を可能とするために、制御ユニット１９０には、この他各種のセンサおよびスイッチが電気的に接続されている。制御ユニット１９０に接続されているセンサおよびスイッチとしては、アクセルペダルポジションセンサ１６４ａ、ブレーキペダルポジションセンサ１６５ａ、シフトポジションセンサ１８４、水温センサ１７４、バッテリ１９４の残容量検出器１９９などがある。
【００３４】
制御ユニット１９０は、これらのセンサを通じて運転操作部からの種々の信号やバッテリ１９４の残容量等を入力し、また、エンジン１５０を制御するＥＦＩＥＣＵ１７０との間で種々の情報を、通信によってやりとりしている。
【００３５】
運転操作部からの種々の信号として、具体的には、アクセルペダルポジションセンサ１６４ａからのアクセルペダルポジション（アクセルペダル１６４の踏込量）、ブレーキペダルポジションセンサ１６５ａからのブレーキペダルポジション（ブレーキペダル１６５の踏込量）、シフトポジションセンサ１８４からのシフトポジション（シフトレバー１８２の位置）がある。また、バッテリ１９４の残容量は残容量検出器１９９で検出される。
【００３６】
駆動源からの駆動力を駆動輪１１６、１１８に伝達する動力伝達系統の構成は次の通りである。エンジン１５０の動力を伝達するためのクランクシャフト１５６はダンパ１３０を介してプラネタリキャリア軸１２７に結合され、このプラネタリキャリア軸１２７と、モータＭＧ１，モータＭＧ２の回転を伝達するサンギヤ軸１２５、リングギヤ軸１２６とは、後述するプラネタリギヤ１２０に機械的に結合されている。ダンパ１３０は、このエンジン１５０のクランクシャフト１５６とプラネタリキャリア軸１２７とを接続し、クランクシャフト１５６のねじり振動の振幅を抑制する目的で設けられているものである。
【００３７】
リングギヤ１２２には、動力取り出し用の動力取出ギヤ１２８が、リングギヤ１２２とモータＭＧ１との間の位置で結合されている。この動力取出ギヤ１２８は、チェーンベルト１２９により動力受取ギヤ１１３に接続されており、動力取出ギヤ１２８と動力受取ギヤ１１３との間で動力の伝達がなされる。この動力受取ギヤ１１３は駆動軸１１２を介して動力伝達ギヤ１１１に結合されており、この動力伝達ギヤ１１１はさらにディファレンシャルギヤ１１４を介して左右の駆動輪１１６、１１８に結合されていて、これらに動力を伝達できるようになっている。
【００３８】
ここで、プラネタリギヤ１２０の構成と併せてクランクシャフト１５６、プラネタリキャリア軸１２７、モータＭＧ１の回転軸であるサンギヤ軸１２５、モータＭＧ２の回転軸であるリングギヤ軸１２６の結合について説明する。プラネタリギヤ１２０は、サンギヤ１２１、リングギヤ１２２なる同軸の２つのギヤと、サンギヤ１２１とリングギヤ１２２との間に配置されサンギヤ１２１の外周を自転しながら公転する複数のプラネタリピニオンギヤ１２３の３つから構成される。サンギヤ１２１はプラネタリキャリア軸１２７に軸中心を貫通された中空のサンギヤ軸１２５を介してモータＭＧ１のロータ１３２に結合され、リングギヤ１２２はリングギヤ軸１２６を介してモータＭＧ２のロータ１４２に結合されている。また、プラネタリピニオンギヤ１２３は、その回転軸を軸支するプラネタリキャリア１２４を介してプラネタリキャリア軸１２７に結合され、プラネタリキャリア軸１２７はクランクシャフト１５６に結合されている。機構学上周知のことであるが、プラネタリギヤ１２０は上述のサンギヤ軸１２５、リングギヤ軸１２６およびプラネタリキャリア軸１２７の３軸のうちいずれか２軸の回転数およびこれらの軸に入出力されるトルクが決定されると、残余の１軸の回転数およびその回転軸に入出力されるトルクが決定されるという性質を有している。
【００３９】
（２）一般的動作
次に、図１に示すハイブリッド車両の一般的な動作について簡単に説明する。前述した構成を有するハイブリッド車両は走行時において、駆動軸１１２に出力すべき要求動力に相当する動力をエンジン１５０から出力し、出力された動力を以下の通りトルク変換して駆動軸１１２に伝達している。トルク変換は、例えば駆動軸１１２から出力すべき要求回転数および要求トルクに対し、エンジン１５０のクランクシャフト１５６が高回転数かつ低トルクで回転している場合には、エンジン１５０の出力している動力の一部をモータＭＧ１により電力として回収し、その電力によりモータＭＧ２を駆動する。
【００４０】
具体的には、まずエンジン１５０から出力された動力が、プラネタリギヤ１２０においてサンギヤ軸１２５に結合されたモータＭＧ１に伝達される動力と、リングギヤ軸１２６を介して駆動軸１１２に伝達される動力とに分配される。この動力分配は、リングギヤ軸１２６の回転数が要求回転数に一致するような条件下で行なわれる。サンギヤ軸１２５に伝達された動力は、モータＭＧ１により電力として回生される。一方、この電力を用いてリングギヤ軸１２６に結合されたモータＭＧ２を駆動することにより、リングギヤ軸１２６にはトルクが付加される。このトルク付加は駆動軸１１２に要求トルクが出力されるように行なわれる。こうしてモータＭＧ１およびＭＧ２を介して電力の形でやりとりされる動力を調整することにより、エンジン１５０から出力された動力を所望の回転数およびトルクとして駆動軸１１２から出力することができるのである。
【００４１】
逆に、駆動軸１１２から出力すべき要求回転数および要求トルクに対し、エンジン１５０のクランクシャフト１５６が低回転数かつ高トルクで回転している場合には、エンジン１５０の出力している動力の一部をモータＭＧ２により電力を回収し、その電力によりモータＭＧ１を駆動する。
【００４２】
なお、モータＭＧ１またはＭＧ２によって回収された電力の一部は、バッテリ１９４に蓄積するが可能である。また、バッテリ１９４に蓄積された電力を用いて、モータＭＧ１またはＭＧ２を駆動することも可能である。
【００４３】
かかる動作原理に基づき、定常走行時には、例えば、エンジン１５０を主駆動源としつつ、モータＭＧ２の動力も用いて走行する。このように、エンジン１５０とモータＭＧ２の双方を駆動源として走行することにより、必要なトルクおよびモータＭＧ２で発生し得るトルクに応じて、エンジン１５０を運転効率の高い動作点にて運転できるため、エンジン１５０のみを駆動源とする車両に比べて省資源性および排気浄化性に優れている。一方、クランクシャフト１５６の回転を、プラネタリキャリア軸１２７およびサンギヤ軸１２５を介してモータＭＧ１に伝達することができるため、エンジン１５０の運転によりモータＭＧ１で発電しつつ走行することも可能である。
【００４４】
なお、上記トルク変換において用いられるプラネタリギヤ１２０の回転数には、次のような関係が知られている。即ち、プラネタリギヤ１２０について、サンギヤ１２１とリングギヤ１２２のギヤ比（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）をρとすれば、サンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓ、プラネタリキャリア軸１２７の回転数Ｎｃ、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒの間には、一般に次式（１）の関係が成立する。本実施例の場合、サンギヤ軸１２５の回転数ＮｓはモータＭＧ１の回転数ｎｇと等価なパラメータであり、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒは車速およびモータＭＧ２の回転数ｎｍと等価なパラメータであり、プラネタリキャリア軸１２７の回転数Ｎｃはエンジン１５０の回転数ｎｅと等価なパラメータである。
【００４５】
Ｎｓ＝Ｎｃ＋（Ｎｃ−Ｎｒ）／ρ  ・・・（１）
【００４６】
（３）エンジン１５０の動作点制御処理
次に、本実施例におけるエンジン１５０の動作点制御処理について説明する。図２はエンジン１５０の動作点制御処理のうち、制御ユニット１９０による制御処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。このルーチンは制御ユニット１９０のＣＰＵ（図示せず）により実行される処理である。
【００４７】
図２に示した制御処理ルーチンが開始されると、まず、制御ユニット１９０は、エンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖを算出する処理を行なう（ステップＳ１００）。この要求動力ｓｐｖは、次の式（２）により計算される。
【００４８】
ｓｐｖ＝ｓｐａｃｃ＋ｓｐｃｈｇ＋ｓｐＡＣ    …（２）
【００４９】
ここで、式（２）の右辺各項は、次の通りである。
【００５０】
・ｓｐａｃｃ：車両を走行させる駆動トルクを全てエンジン１５０の出力により賄う場合のパワー（発電量に換算した値）。アクセルペダル１６４の踏込量と車速とをパラメータとするマップから求める。なお、制御ユニット１９０は、前述したように、アクセルペダル１６４の踏込量を、アクセルペダルポジションセンサ１６４ａから得、車速を、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒを検出するセンサ（図示せず）から得るようにしている。
【００５１】
・ｓｐｃｈｇ：バッテリ１９４の充放電の要求パワー。バッテリ１９４の残容量から求められる。一般に、残容量が低い場合には、充電の要求が高く、残容量が約６０［％］で充放電の要求は０、それ以上では放電要求となる。
【００５２】
・ｓｐＡＣ：図示しないエアコンが駆動される場合の補正量である。エアコンは、電力の消費量が大きいので、他の補機類とは別に、その使用電力を補正するのである。
【００５３】
こうしてエンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖを算出した後、制御ユニット１９０は、その算出結果を通信によってＥＦＩＥＣＵ１７０に伝達する（ステップＳ１０２）。続いて、制御ユニット１９０は、算出した要求動力ｓｐｖを用いて、予め設定されている定常走行時の動作線から、エンジン１５０に対する要求回転数ｎｅ＊を求める（ステップＳ１０４）。
【００５４】
図３は本実施例において用いられる定常走行時の動作線と従来用いられていたエンジン最大トルク線とをそれぞれ比較して示した特性図である。図３において、縦軸はエンジン１５０のトルクｔｅを、横軸はエンジン１５０の回転数ｎｅを、それぞれ示している。また、曲線Ｌｈはエンジン１５０の最大トルク線であり、曲線Ｌｌは本実施例で用いられる定常走行時の動作線である。ここで、最大トルク線Ｌｈとは、エンジン１５０回転数ｎｅとトルクｔｅとの関係において、各回転数ｎｅ毎の最大トルクｔｅｍａｘをプロットして得られる曲線である。
【００５５】
従来においては、前述したように、エンジン１５０の定常走行時の動作線として、最大トルク線Ｌｈを用いていたが、本実施例においては、図３に示すように、その最大トルク線Ｌｈよりもトルクｔｅが低い所望の曲線Ｌｌを、エンジン１５０の動作線として用いるようにしている。
【００５６】
一方、エンジン１５０から出力される動力Ｐｅは、周知のように、エンジン１５０の回転数ｎｅとトルクｔｅの積（ｎｅ×ｔｅ）として表されるので、エンジン１５０からの動力Ｐｅが一定となる、いわゆる等出力線を図３上にプロットすると、例えば、Ｐｅ１，Ｐｅ２の如くになる。
【００５７】
従って、例えば、ステップＳ１００で算出したエンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖがＰｅ１であるとすると、図３において、その等出力線Ｐｅ１と定常走行時の動作線Ｌｌとの交点ｄ１を求めれば、その点ｄ１での回転数ｎｅ３が、求めるべきエンジン１５０に対する要求回転数ｎｅ＊となる。
【００５８】
なお、実際には、エンジン１５０からの動力Ｐｅ毎に、定常走行時の動作線Ｌｌに基づきエンジン１５０の回転数ｎｅをそれぞれ予め求めて、それらを制御ユニット１９０の内部にあるＲＯＭ（図示せず）内に、マップとして記憶しておき、得られたエンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖに対して、そのマップからエンジン１５０に対する要求回転数ｎｅ＊を求めるようにしている。
【００５９】
次に、制御ユニット１９０は、先に求めたエンジン１５０に対する要求回転数ｎｅ＊から、モータＭＧ１の要求回転数ｎｇ＊を算出する（ステップＳ１０６）。前述したように、プラネタリギヤ１２０の関係式である式（１）おいて、サンギヤ軸１２５の回転数ＮｓはモータＭＧ１の回転数ｎｇと等価なパラメータであり、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒは車速と等価なパラメータであり、プラネタリキャリア軸１２７の回転数Ｎｃはエンジン１５０の回転数ｎｅと等価なパラメータである。しかも、車速は既にステップＳ１００で得ているため、式（１）を用いれば、エンジン１５０に対する要求回転数ｎｅ＊から、モータＭＧ１の要求回転数ｎｇ＊を容易に求めることができる。
【００６０】
続いて、制御ユニット１９０は、モータＭＧ１の実際の回転数ｎｇを、サンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓを検出するセンサ（図示せず）から得て、その回転数ｎｇが先に求めた要求回転数ｎｇ＊になるように、モータＭＧ１のトルクｔｇを制御する（ステップＳ１０８）。具体的には、この制御はいわゆる比例積分制御（ＰＩ制御）によって行なわれる。即ち、モータＭＧ１の要求回転数ｎｇ＊と実際の回転数ｎｇとの偏差に所定の比例定数をかけて得られる比例項と、上記偏差の時間積分値に所定の比例定数をかけて得られる積分項と、の和から、モータＭＧ１に対する要求トルクｔｇ＊を求めて、モータＭＧ１のトルクｔｇが要求トルクｔｇ＊になるように制御するのである。
【００６１】
こうして、モータＭＧ１の回転数ｎｇがモータＭＧ１に対する要求回転数ｎｇ＊になるように、モータＭＧ１のトルクｔｇを制御することによって、エンジン１５０の実際の回転数ｎｅも、エンジン１５０に対する要求回転数ｎｅ＊に等しくなるようになる。何故なら、定常走行中は、車速がほぼ一定であると仮定できるので、式（１）から、モータＭＧ１の回転数ｎｇがモータＭＧ１に対する要求回転数ｎｇ＊になれば、必然的に、エンジン１５０の回転数ｎｅはエンジン１５０に対する要求回転数ｎｅ＊となるからである。
【００６２】
従って、以上の制御処理ルーチンを実行することによって、エンジン１５０の動作点は図３に示した定常走行時の動作線Ｌｌに沿って移動することになる。
【００６３】
図４はエンジン１５０の動作点制御処理のうち、ＥＦＩＥＣＵ１７０による制御処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。このルーチンはＥＦＩＥＣＵ１７０のＣＰＵ（図示せず）により実行される処理である。
【００６４】
図２に示した制御処理ルーチンが開始されると、まず、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、エンジン１５０の実際の回転数ｎｅを、クランクシャフト１５６の回転数を検出するセンサ（図示せず）から得る。なお、ディストリビュータ１６０に設けられた回転数センサ１７６から直接得るようにしても良い。そして、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、得られたエンジン１５０の回転数ｎｅと、制御ユニット１９０から通信によって伝達されたエンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖと、から、ＶＶＴ１５７による吸気弁１５３の目標開閉タイミングＶＴ＊と、アクチュエータ２６２によるスロットルバルブ２６１の目標開度ＳＶＰ＊をそれぞれ求める（ステップＳ２００）。
【００６５】
一般に、ＶＶＴ１５７において、吸気弁１５３の開閉タイミングとして、吸気カムシャフトの位相を進角側に制御すると、その分、燃焼室１５２に吸入された混合気を圧縮する行程が長くなるためエンジン１５０から出力されるトルクｔｅが増大することが知られている。また、スロットルバルブ２６１では、アクチュエータ２６２によってスロットルバルブ２６１の開度ＳＶＰを大きくすると、エンジン１５０から出力されるトルクｔｅが増大することも、良く知られている。
【００６６】
従って、ＶＶＴ１５７によって吸気弁１５３の開閉タイミングＶＴを、アクチュエータ２６２によってスロットルバルブ２６１の開度ＳＶＰを、それぞれ変化させることによって、エンジン１５０から出力されるトルクｔｅを、直接的に変化させることができる。なお、吸気弁１５３の開閉タイミングＶＴに基づくトルクｔｅの変化範囲は、スロットルバルブ２６１の開度ＳＶＰに基づくトルクｔｅの変化範囲に比べて、比較的狭くなっている。
【００６７】
そこで、吸気弁１５３の目標開閉タイミングＶＴ＊とスロットルバルブ２６１の目標開度ＳＶＰ＊は、エンジン１５０の実際の回転数ｎｅとエンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖとから、それぞれ、次のようにして求めることができる。即ち、エンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖをエンジン１５０の実際の回転数ｎｅで除算することによって、エンジン１５０の要求トルクｔｅ＊を求める。そして、その要求トルクｔｅ＊をエンジン１５０から実際に出力させる際に必要な吸気弁１５３の開閉タイミングＶＴを求める。そして、吸気弁１５３の開閉タイミングＶＴを変化させるだけでは、エンジン１５０から出力されるトルクが上記要求トルクｔｅ＊に足りない場合は、足りない分のトルクをエンジン１５０から出力させる際に必要なスロットルバルブ２６１の開度ＳＶＰを求める。こうして求めた吸気弁１５３の開閉タイミングＶＴとスロットルバルブ２６１の開度ＳＶＰをそれぞれ目標開閉タイミングＶＴ＊と目標開度ＳＶＰ＊とする。
【００６８】
なお、実際には、エンジン１５０の各回転数および動力について、それぞれ、所望の吸気弁１５３の開閉タイミングと所望のスロットルバルブ２６１の開度を予め求めて、それらをＥＦＩＥＣＵ１７０の内部にあるＲＯＭ（図示せず）内に、目標開閉タイミング算出用のマップと目標開度算出用のマップとして各々記憶しておき、得られたエンジン１５０の回転数ｎｅおよびエンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖに対して、これらのマップから目標開閉タイミングＶＴ＊と目標開度ＳＶＰ＊をそれぞれ求めるようにしている。
【００６９】
次に、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、以上のようにして求めた吸気弁１５３の目標開閉タイミングＶＴ＊に基づいて、吸気弁１５３の実際の開閉タイミングＶＴがその目標開閉タイミングＶＴ＊になるように、ＶＶＴ１５７を制御する（ステップＳ２０２）。そして、さらに、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、同様に、求めたスロットルバルブ２６１の目標開度ＳＶＰ＊に基づいて、スロットルバルブ２６１の実際の開度ＳＶＰが目標開度ＳＶＰ＊になるように、アクチュエータ２６２を制御する（ステップＳ２０４）。なお、ステップＳ２０２の処理により、吸気弁１５３の開閉タイミングＶＴを変化させるだけで、エンジン１５０から出力されるトルクが上記要求トルクｔｅ＊に足りている場合には、ステップＳ２０４の処理は、スロットルバルブ２６１の開度ＳＶＰをそのまま維持する制御となる。
【００７０】
従って、以上のような制御処理ルーチンを実行することによって、エンジン１５０から出力されるトルクｔｅが調整されて、エンジン１５０からは要求動力ｓｐｖとほぼ等しい動力が出力されるようになる。
【００７１】
さて、以上のような図２および図４に示したエンジン１５０の動作点制御処理を行なうことによって、エンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖが急増した場合に、エンジン１５０の動作点がどのように移動するかについて、従来技術の場合と比較しながら図３を用いて説明する。
【００７２】
今、定常走行中であって、エンジン１５０から実際に出力されている動力Ｐｅが値Ｐｅ１であるとすると、エンジン１５０の動作点は図３において等出力線Ｐｅ１上に存在する。その後、運転者がアクセルペダル１６４を踏み込んで急加速を要求した場合、式（２）から明らかなようにｓｐａｃｃが増大するため、エンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖも急増し、その要求動力ｓｐｖが値Ｐｅ２であるとすると、エンジン１５０の動作点は図３において等出力線Ｐｅ１上から等出力線Ｐｅ２上まで移動する必要がある。
【００７３】
前述したように、従来においては、エンジン１５０の定常走行時の動作線として、図３に示す最大トルク線Ｌｈを用いていた。従って、運転者がアクセルペダル１６４を踏み込む前の状態では、エンジン１５０の動作点は、等出力線Ｐｅ１と最大トルク線Ｌｈとの交点ｄ４にある。この点ｄ４でのエンジン１５０の回転数ｎｅはｎｅ１であり、エンジン１５０のトルクｔｅはｔｅ３である。なお、回転数ｎｅ１とトルクｔｅ３の積は動力Ｐｅ１に等しい。
【００７４】
その後、アクセルペダル１６４が踏み込まれて、エンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖが急増すると、エンジン１５０の動作点は交点ｄ４から最大トルク線Ｌｈに沿って、等出力線Ｐｅ２と最大トルク線Ｌｈとの交点ｄ５まで移動する。この点ｄ５でのエンジン１５０の回転数ｎｅはｎｅ２であり、エンジン１５０のトルクｔｅはｔｅ５である。なお、回転数ｎｅ２とトルクｔｅ５の積は動力Ｐｅ２に等しい。
【００７５】
従って、従来においては、エンジン１５０の動作点は、図３に一点鎖線の矢印Ｓ２にて示すように移動していた。
【００７６】
エンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖが急増した時点では、エンジン１５０の動作点は最大トルク線Ｌｈ上の交点ｄ４にあるため、その点ｄ４でのトルクｔｅは既に最大トルクとなっている。従って、エンジン１５０の回転数ｎｅが上昇しない限り、それ以上トルクｔｅを増加させることができない。また、エンジン１５０の動作点を交点ｄ４からｄ５まで最大トルク線Ｌｈに沿って移動させる際に、エンジン１５０の回転数ｎｅをｎｅ１からｎｅ２まで上昇させる必要があるが、イナーシャ（慣性）があるため、回転数ｎｅの上昇に時間がかかり、エンジンの動作点を交点ｄ５までなかなか移動させることができない。そのため、従来においては、エンジン１５０から出力される動力Ｐｅを、要求動力ｓｐｖである値Ｐｅ２まで上げるのに時間がかかり、応答性が悪かった。
【００７７】
これに対し、本実施例では、エンジン１５０の動作線として、図３に示したように、最大トルク線Ｌｈよりもトルクｔｅが低い動作線Ｌｌを用いている。従って、運転者がアクセルペダル１６４を踏み込む前の状態では、エンジン１５０の動作点は、等出力線Ｐｅ１と動作線Ｌｌとの交点ｄ１にある。この点ｄ１でのエンジン１５０の回転数ｎｅはｎｅ３であり、エンジン１５０のトルクｔｅはｔｅ１である。なお、回転数ｎｅ３とトルクｔｅ１の積は動力Ｐｅ１に等しい。
【００７８】
その後、アクセルペダル１６４が踏み込まれて、エンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖが急増すると、その情報は制御ユニット１９０からＥＦＩＥＣＵ１７０に伝達されて、その情報に基づき、図４に示した制御処理により、ＶＶＴ１５７を用いた吸気弁１５３の開閉タイミング制御やアクチュエータ２６２を用いたスロットルバルブ２６１の開度制御が行なわれる。この結果、エンジン１５０から出力されるトルクｔｅは急激に増大し、エンジン１５０から出力される動力Ｐｅは要求動力ｓｐｖである値Ｐｅ２になる。前述したように、本実施例では、エンジン１５０の動作線として最大トルク線Ｌｈよりもトルクｔｅが低い動作線Ｌｌを用いているため、要求動力ｓｐｖが急増した時点において、エンジン１５０のトルクｔｅには、その回転数ｎｅ３での最大トルクに至るまでに十分な余裕がある。従って、エンジン１５０のトルクｔｅをｔｅ１からさらに増大させることが可能となる。
【００７９】
なお、このとき、図２に示した制御ユニット１９０による制御処理も並行して行なわれるが、ステップＳ１０４で求められるエンジン１５０に対する要求回転数ｎｅ＊は、要求動力ｓｐｖに対応する等出力線Ｐｅ２と動作線Ｌｌとの交点ｄ３における回転数ｎｅ４となるので、図２に示した制御処理では、エンジン１５０の回転数ｎｅをｎｅ３からｎｅ４に上昇させるように動作する。しかし、エンジン１５０の回転数ｎｅを上昇させるには時間を要するので、図４に示した制御処理により、エンジン１５０のトルクｔｅが増大してエンジン１５０から出力される動力Ｐｅが要求動力ｓｐｖである値Ｐｅ２になるまでの間、エンジン１５０の回転数ｎｅはほとんど上昇することがない。
【００８０】
従って、エンジン１５０の動作点は、交点ｄ１から、エンジン１５０の回転数ｎｅをほぼ維持したまま、トルクｔｅの増加を伴って、等出力線Ｐｅ２とトルクｔｅの座標軸に平行な直線との交点ｄ２まで移動する。このとき、エンジン１５０の回転数ｎｅの上昇は伴わずに、エンジン１５０のトルクｔｅが急激に増大するので、エンジン１５０の動作点の交点ｄ１から交点ｄ２への移動は、速やかに行なわれる。なお、交点ｄ２でのエンジン１５０の回転数ｎｅはｎｅ３のままであり、エンジン１５０のトルクｔｅはｔｅ４であり、回転数ｎｅ３とトルクｔｅ４の積は動力Ｐｅ２に等しい。
【００８１】
こうして、エンジン１５０の動作点が交点ｄ２に移ると、図４に示した制御処理によって、エンジン１５０のトルクｔｅがそれ以上は増加することはなくなるが、前述したように、図２に示した制御処理によって、エンジン１５０の回転数ｎｅが、ｎｅ３からｎｅ４に向かって徐々に上昇する。従って、エンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖがその後も値Ｐｅ２で一定であれば、図４に示した制御処理によって、エンジン１５０の回転数ｎｅが上昇しても、エンジン１５０から出力される動力Ｐｅが値Ｐｅ２で一定となるよう、エンジン１５０から出力されるトルクｔｅを減少させるように動作する。
【００８２】
この結果、エンジン１５０の動作点は、交点ｄ２から、エンジン１５０の回転数ｎｅは上昇、トルクｔｅは減少させながら、等出力線Ｐｅ２に沿って移動する。そして、エンジン１５０の動作点が、等出力線Ｐｅ２と動作線Ｌｌとの交点ｄ３まで移動すると、エンジン１５０の回転数ｎｅは、図２のステップＳ１０２で求められた要求回転数ｎｅ＊である回転数ｎｅ４に一致するので、図２に示した制御処理によって、エンジン１５０の回転数ｎｅがそれ以上上昇することはなくなる。従って、エンジン１５０の動作点は、交点ｄ３にとどまり、元の動作線Ｌｌ上に戻ったことになる。なお、交点ｄ３でのエンジン１５０の回転数ｎｅは上記の如くｎｅ４であり、エンジン１５０のトルクｔｅはｔｅ２であり、回転数ｎｅ４とトルクｔｅ２の積は動力Ｐｅ２に等しい。
【００８３】
従って、本実施例においては、エンジン１５０の動作点は、図３に太線の矢印Ｓ１にて示したように移動する。
【００８４】
さて、以上説明したエンジン１５０の動作点制御によって、エンジン１５０に関わる各値がどのように変化するかについて、従来技術と本実施例とを比較しながら、図５を用いて説明する。
【００８５】
図５はエンジン１５０に関わる各値が時間経過に伴ってどのように変化するかを従来技術と本発明とで比較して示したタイミングチャートである。図５において、（ａ）はエンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖの時間的変化を、（ｂ）および（ｃ）は従来技術におけるエンジン１５０の回転数ｎｅおよびトルクｔｅの時間的変化を、（ｄ）および（ｅ）は本実施例におけるエンジン１５０の回転数ｎｅおよびトルクｔｅの時間的変化を、それぞれ示しており、（ｆ）はエンジン１５０から実際に出力される動力Ｐｅの時間的変化を本実施例と従来技術とで比較して示している。なお、（ｆ）において、Ｗ１が本実施例の場合を表し、Ｗ２が従来技術の場合を表している。
【００８６】
従来の場合は、図５（ａ）に示すように、エンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖがＰｅ１からＰｅ２に急増しても、図５（ｂ）に示すように、エンジン１５０の回転数ｎｅは徐々にしか上昇しないため、エンジン１５０から実際に出力される動力Ｐｅも、図５（ｆ）のＷ２として示すように、Ｐｅ１からＰｅ２まで徐々にしか増加せず、応答性が悪い。また、エンジン１５０の動作点は最大トルク線Ｌｈに沿って移動するため、エンジン１５０から出力されるトルクｔｅは、エンジン１５０の回転数ｎｅに対応して、どの時点でも最大トルクとなっており、各時点においては、それぞれ、それ以上トルクｔｅを増加させることはできない。従って、トルクｔｅについても、回転数ｎｅの上昇に伴って、図５（ｃ）に示すように、徐々にしか増加させることができない。
【００８７】
これに対し、本実施例の場合は、図５（ａ）に示すように、エンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖがＰｅ１からＰｅ２に急増すると、図５（ｄ）に示すように、エンジン１５０の回転数ｎｅは維持したまま、図５（ｅ）に示すように、エンジン１５０のトルクｔｅはその時点で瞬間的に増大するため、エンジン１５０から実際に出力される動力Ｐｅも、図５（ｆ）のＷ１として示すように、その時点でＰｅ１からＰｅ２まで急激に増大し、非常に応答性に優れている。その後は、エンジン１５０の回転数ｎｅの上昇に伴ってトルクｔｅが減少することにより、エンジン１５０から出力される動力Ｐｅは、値Ｐｅ２で一定に保たれる。
【００８８】
以上説明したように、本実施例では、定常走行時の動作線として最大トルク線Ｌｈよりもトルクｔｅが低い動作線Ｌｌを用いているので、エンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖが急増した場合に、エンジンのトルクｔｅを増加させることができる。しかも、ＶＶＴ１５７を用いた吸気弁１５３の開閉タイミング制御やアクチュエータ２６２を用いたスロットルバルブ２６１の開度制御によって、エンジン１５０のトルクｔｅを直接的に瞬時に増大させることができるので、エンジン１５０の回転数ｎｅをほとんど上昇させること無く、エンジン１５０から要求動力ｓｐｖに等しい動力を直ちに出力させることができるので、非常に応答性に優れている。
【００８９】
なお、本発明を適用する動力出力装置の構成としては、図１に示した構成の他、種々の構成が可能である。図１では、モータＭＧ２がリングギヤ軸１２６に結合されているが、モータＭＧ２が、エンジン１５０のクランクシャフト１５６に直結したプラネタリキャリア軸１２７に結合された構成をとることもできる。第１の変形例としての構成を図６に示す。図６では、エンジン１５０，モータＭＧ１，ＭＧ２のプラネタリギヤ１２０に対する結合状態が図１の実施例と相違する。プラネタリギヤ１２０に関わるサンギヤ軸１２５にモータＭＧ１が結合され、プラネタリキャリア軸１２７にエンジン１５０のクランクシャフト１５６が結合されている点では図１と同じである。図６では、モータＭＧ２がリングギヤ軸１２６ではなく、プラネタリキャリア軸１２７に結合されている点で図１の実施例と相違する。
【００９０】
かかる構成においても、例えば、モータＭＧ１により回生された電力を用いて、プラネタリキャリア軸１２７に結合されたモータＭＧ２を駆動することにより、クランクシャフト１５６に直結したプラネタリキャリア軸１２７にはさらなるトルクを付加することができ、このトルク付加は、駆動軸１１２に要求トルクが出力されるように行なわれる。従って、図１の実施例と同様に、モータＭＧ１およびＭＧ２を介して電力の形でやりとりされる動力を調整することにより、エンジン１５０から出力された動力を所望の回転数およびトルクとして駆動軸１１２から出力することができるので、エンジン１５０は、自由にその動作点を選択して運転することが可能である。従って、このような構成に対しても、本発明を適用することは可能である。
【００９１】
また、本発明は別の構成の動力出力装置に適用することもできる。第２の変形例としての構成を図７に示す。上記した実施例や第１の変形例においては、エンジン１５０から出力された動力の一部を駆動軸１１２に伝達するための動力調整装置として、プラネタリギヤ１２０等を用いた機械分配型動力調整装置を用いていたのに対し、この第２の変形例では、動力調整装置として、対ロータ電動機等を用いた電気分配型動力調整装置を用いている。具体的には、この動力出力装置では、プラネタリギヤ１２０およびモータＭＧ１に代えて、クラッチモータＣＭを備える。クラッチモータとは、相対的に回転可能なインナロータ３０２およびアウタロータ３０４を備える対ロータ電動機である。図７に示す通り、インナロータ３０２はエンジン１５０のクランクシャフト１５６に結合され、アウタロータ３０４は駆動軸１１２に結合されている。アウタロータ３０４には、スリップリング３０６を介して電力が供給される。アウタロータ３０４側の軸にはモータＭＧ２も結合されている。その他の構成は、図１で示した構成と同様である。
【００９２】
エンジン１５０から出力された動力は、クラッチモータＣＭを介して駆動軸１１２に伝達することができる。クラッチモータＣＭは、インナロータ３０２とアウタロータ３０４との間に電磁的な結合を介して動力を伝達する。この際、アウタロータ３０４の回転数がインナロータ３０２の回転数よりも低ければ、両者の滑りに応じた電力をクラッチモータＣＭで回生することができる。逆に、クラッチモータＣＭに電力を供給すれば、インナロータ３０２の回転数を増速して駆動軸１１２に出力することができる。エンジン１５０からクラッチモータＣＭを介して出力されたトルクが駆動軸１１２から出力すべき要求トルクと一致しない場合には、モータＭＧ２でトルクを補償することができる。
【００９３】
モータＭＧ２の役割は、図１に示した実施例の場合と同様である。従って、第２の変形例に対しても、本発明を適用することができる。
【００９４】
なお、本発明は上記した実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。
【００９５】
即ち、上記した実施例および変形例においては、パラレルハイブリッド方式の車両に本発明を適用した場合について説明したが、シリーズハイブリッド方式の車両に本発明を適用することも可能である。シリーズハイブリッド方式においても、原動機から出力された動力を、駆動軸に任意の回転数およびトルクで出力することができるので、原動機は自由に動作点を選択して運転することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としての動力出力装置を搭載したハイブリッド車両の概略構成を示す構成図である。
【図２】エンジン１５０の動作点制御処理のうち、制御ユニット１９０による制御処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。
【図３】図１の実施例において用いられる定常走行時の動作線と従来用いられていたエンジン最大トルク線とをそれぞれ比較して示した特性図である。
【図４】エンジン１５０の動作点制御処理のうち、ＥＦＩＥＣＵ１７０による制御処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。
【図５】エンジン１５０に関わる各値が時間経過に伴ってどのように変化するかを従来技術と本発明とで比較して示したタイミングチャートである。
【図６】本発明の第１の変形例としてのの動力出力装置を搭載したハイブリッド車両の概略構成を示す構成図である。
【図７】本発明の第２の変形例としてのの動力出力装置を搭載したハイブリッド車両の概略構成を示す構成図である。
【符号の説明】
１１０…動力出力装置
１１１…動力伝達ギヤ
１１２…駆動軸
１１３…動力受取ギヤ
１１４…ディファレンシャルギヤ
１１６…駆動輪
１１９…ケース
１２０…プラネタリギヤ
１２１…サンギヤ
１２２…リングギヤ
１２３…プラネタリピニオンギヤ
１２４…プラネタリキャリア
１２５…サンギヤ軸
１２６…リングギヤ軸
１２７…プラネタリキャリア軸
１２８…動力取出ギヤ
１２９…チェーンベルト
１３０…ダンパ
１３２…ロータ
１３３…ステータ
１４２…ロータ
１４３…ステータ
１５０…エンジン
１５１…燃料噴射弁
１５２…燃焼室
１５３…吸気弁
１５４…ピストン
１５６…クランクシャフト
１５７…ＶＶＴ
１５８…イグナイタ
１６０…ディストリビュータ
１６２…点火プラグ
１６４…アクセルペダル
１６４ａ…アクセルペダルポジションセンサ
１６５…ブレーキペダル
１６５ａ…ブレーキペダルポジションセンサ
１７０…ＥＦＩＥＣＵ
１７４…水温センサ
１７６…回転数センサ
１７８…回転角度センサ
１７９…スタータスイッチ
１８２…シフトレバー
１８４…シフトポジションセンサ
１９０…制御ユニット
１９１，１９２…駆動回路
１９４…バッテリ
１９９…残容量検出器
２００…吸入口
２０２…排気口
２６１…スロットルバルブ
２６２…アクチュエータ
２６３…スロットルバルブポジションセンサ
２６４…カムシャフトポジションセンサ
３０２…インナロータ
３０４…アウタロータ
３０６…スリップリング
ＣＭ…クラッチモータ
Ｌｈ…最大トルク線
Ｌｌ…定常走行時の動作線
ＭＧ１…モータ
ＭＧ２…モータ
Ｐｅ１…等出力線
Ｐｅ２…等出力線
【図１】
0003622529.tif 000002
【図２】
0003622529.tif 000003
【図３】
0003622529.tif 000004
【図４】
0003622529.tif 000005
【図５】
0003622529.tif 000006
【図６】
0003622529.tif 000007
【図７】
0003622529.tif 000008